JP2022151688A - Solar cell module - Google Patents

Solar cell module Download PDF

Info

Publication number
JP2022151688A
JP2022151688A JP2022035341A JP2022035341A JP2022151688A JP 2022151688 A JP2022151688 A JP 2022151688A JP 2022035341 A JP2022035341 A JP 2022035341A JP 2022035341 A JP2022035341 A JP 2022035341A JP 2022151688 A JP2022151688 A JP 2022151688A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transport layer
solar cell
electrode
layer
photoelectric conversion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022035341A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
保 堀内
Tamotsu Horiuchi
望 田元
Nozomi Tamoto
裕二 田中
Yuji Tanaka
直道 兼為
Naomichi Kanei
陵宏 井出
Takahiro Ide
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to EP22161675.8A priority Critical patent/EP4064355A1/en
Priority to CN202210249151.5A priority patent/CN115117244A/en
Publication of JP2022151688A publication Critical patent/JP2022151688A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

To provide a solar cell module capable of keeping power generation efficiency even after long exposure to high-illuminance light.SOLUTION: In a solar cell module, a plurality of photoelectric conversion elements including a first electrode, an electron transport layer, a perovskite layer, a hole transport layer, and a second electrode are provided on a substrate. In the two adjacent photoelectric conversion elements, the first electrodes are electrically connected to each other, the electron transport layer, the perovskite layer, and the hole transport layer are separated by a gap, the second electrode in one photoelectric conversion element and the first electrode in the other photoelectric conversion element are electrically connected, and in the one photoelectric conversion element, the first electrode, the electron transport layer, and the perovskite layer are partitioned by the hole transport layer.SELECTED DRAWING: Figure 10

Description

本発明は、太陽電池モジュールに関する。 The present invention relates to solar cell modules.

近年、光電変換素子を利用する太陽電池は、化石燃料の代替や地球温暖化対策という観点のみならず、電池交換や電源配線等が不要な自立型電源としても、幅広い応用が期待されている。また、自立型電源としての太陽電池は、IoT(Internet of Things)デバイスや人工衛星などで必要される環境発電(エナジーハーベスト)技術の一つとしても、大きな注目を集めている。 In recent years, solar cells using photoelectric conversion elements are expected to find wide-ranging applications not only from the standpoint of replacing fossil fuels and countering global warming, but also as independent power sources that do not require battery replacement or power supply wiring. In addition, solar cells as self-sustaining power sources are attracting a great deal of attention as one of the energy harvesting technologies required for IoT (Internet of Things) devices, artificial satellites, and the like.

太陽電池としては、従来から広く用いられているシリコンなどを用いた無機系太陽電池の他に、色素増感太陽電池、有機薄膜太陽電池、ペロブスカイト太陽電池などの有機系太陽電池がある。ペロブスカイト太陽電池は、ヨウ素や有機溶媒などを含む電解液を用いることなく、従来の印刷手段を用いて製造できるため、安全性の向上及び製造コストの抑制などの点で有利である。 Solar cells include organic solar cells such as dye-sensitized solar cells, organic thin-film solar cells, and perovskite solar cells, in addition to inorganic solar cells using silicon that have been widely used. Perovskite solar cells can be manufactured using conventional printing methods without using electrolytes containing iodine or organic solvents, and are therefore advantageous in terms of improved safety and reduced manufacturing costs.

また、有機薄膜太陽電池及びペロブスカイト太陽電池に関して、空間的に分割された複数の光電変換素子を、直列の回路となるように電気的に接続して、出力電圧を大きくすることが知られている(例えば、特許文献1参照)。 In addition, with respect to organic thin-film solar cells and perovskite solar cells, it is known to electrically connect a plurality of spatially divided photoelectric conversion elements in a series circuit to increase the output voltage. (See Patent Document 1, for example).

本発明は、長時間にわたって高照度光に晒された後においても、発電効率を維持することが可能である太陽電池モジュールを提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a solar cell module capable of maintaining power generation efficiency even after being exposed to high-intensity light for a long period of time.

上記の課題を解決するための手段としての本発明の太陽電池モジュールは、第1の電極、電子輸送層、ペロブスカイト層、ホール輸送層、及び第2の電極を有する光電変換素子が、基板上に複数設けられている太陽電池モジュールであって、
隣接する2つの前記光電変換素子において、
前記第1の電極は互いに電気的に接続され、
前記電子輸送層、前記ペロブスカイト層及び前記ホール輸送層は空隙により隔てられ、
一方の前記光電変換素子における前記第2の電極と、他方の前記光電変換素子における前記第1の電極が電気的に接続され、
前記一方の光電変換素子において、前記第1の電極、前記電子輸送層及び前記ペロブスカイト層は前記ホール輸送層により隔てられている。
A solar cell module of the present invention as a means for solving the above problems is a photoelectric conversion element having a first electrode, an electron transport layer, a perovskite layer, a hole transport layer, and a second electrode on a substrate. A plurality of solar cell modules,
In the two adjacent photoelectric conversion elements,
the first electrodes are electrically connected to each other;
the electron transport layer, the perovskite layer and the hole transport layer are separated by a gap;
the second electrode of one photoelectric conversion element and the first electrode of the other photoelectric conversion element are electrically connected,
In the one photoelectric conversion element, the first electrode, the electron transport layer and the perovskite layer are separated by the hole transport layer.

本発明によれば、長時間にわたって高照度光に晒された後においても、発電効率を維持することが可能である光電変換池モジュールを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the photoelectric conversion cell module which can maintain a power generation efficiency even after being exposed to high illumination intensity light for a long time can be provided.

図1は、実施例1で作製途中のデバイスの断面構造の一例を示す概略図を示す。FIG. 1 shows a schematic diagram showing an example of a cross-sectional structure of a device in the process of fabrication in Example 1. FIG. 図2は、実施例1で作製途中のデバイスの断面構造の一例を示す概略図を示す。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional structure of a device in the process of fabrication in Example 1. FIG. 図3は、実施例1で作製途中のデバイスの断面構造の一例を示す概略図を示す。FIG. 3 shows a schematic diagram showing an example of a cross-sectional structure of a device in the process of fabrication in Example 1. FIG. 図4は、実施例1で作製途中のデバイスの断面構造の一例を示す概略図を示す。FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional structure of a device in the process of fabrication in Example 1. FIG. 図5は、実施例1で作製途中のデバイスの上から見た図の一例を示す概略図を示す。FIG. 5 shows a schematic diagram showing an example of a top view of a device in the process of fabrication in Example 1. FIG. 図6は、実施例1で作製途中のデバイスの断面構造の一例を示す概略図を示す。FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional structure of a device in the process of fabrication in Example 1. FIG. 図7は、実施例1で作製途中のデバイスの断面構造の一例を示す概略図を示す。FIG. 7 shows a schematic diagram showing an example of a cross-sectional structure of a device in the process of fabrication in Example 1. FIG. 図8は、実施例1で作製途中のデバイスの上から見た図の一例を示す概略図を示す。FIG. 8 shows a schematic diagram showing an example of a top view of a device in the process of fabrication in Example 1. FIG. 図9は、実施例1で作製途中のデバイスの断面構造の一例を示す概略図を示す。FIG. 9 shows a schematic diagram showing an example of a cross-sectional structure of a device in the process of fabrication in Example 1. FIG. 図10は、実施例1及び4で作製したデバイスの断面構造の一例を示す概略図を示す。FIG. 10 shows a schematic diagram showing an example of the cross-sectional structure of the devices fabricated in Examples 1 and 4. FIG.

(太陽電池モジュール)
本発明の太陽電池モジュールは、光エネルギーを電気エネルギーに変換すること又は電気エネルギーを光エンルギーに変換することができるデバイスを意味し、太陽電池やフォトダイオードなどに応用されている。
本発明における太陽電池モジュールは、
隣接する2つの前記光電変換素子において、
前記第1の電極は互いに電気的に接続され、
前記電子輸送層、前記ペロブスカイト層及び前記ホール輸送層は空隙により隔てられ、
一方の前記光電変換素子における前記第2の電極と、他方の前記光電変換素子における前記第1の電極が電気的に接続され、
前記一方の光電変換素子において、前記第1の電極、前記電子輸送層及び前記ペロブスカイト層は前記ホール輸送層により隔てられている。
(solar cell module)
The solar cell module of the present invention means a device capable of converting light energy into electric energy or electric energy into light energy, and is applied to solar cells, photodiodes and the like.
The solar cell module in the present invention is
In the two adjacent photoelectric conversion elements,
the first electrodes are electrically connected to each other;
the electron transport layer, the perovskite layer and the hole transport layer are separated by a gap;
the second electrode of one photoelectric conversion element and the first electrode of the other photoelectric conversion element are electrically connected,
In the one photoelectric conversion element, the first electrode, the electron transport layer and the perovskite layer are separated by the hole transport layer.

本発明の太陽電池モジュールは、基板上に複数の光電変換素子を有し、前述の基板とは異なる第2の基板、封止部材を更に有することが好ましく、必要に応じてその他の部材を有する。 The solar cell module of the present invention preferably has a plurality of photoelectric conversion elements on a substrate, further includes a second substrate different from the substrate described above, a sealing member, and optionally other members. .

従来の太陽電池モジュールでは、長時間にわたって高照度光に晒された後において、発電効率が大幅に低下することがあるという知見に基づくものである。具体的には、従来の太陽電池モジュールは、多孔質酸化チタン層やペロブスカイト層が延設していることにより、拡散による電子の再結合が多いため、長時間にわたって高照度光に晒された後においては、発電効率が大幅に低下してしまうことがあるという問題があった。 This is based on the knowledge that the power generation efficiency of conventional solar cell modules may be significantly reduced after being exposed to high-intensity light for a long period of time. Specifically, conventional solar cell modules have extended porous titanium oxide layers and perovskite layers, and electron recombination due to diffusion occurs frequently. , there is a problem that the power generation efficiency may be greatly reduced.

一方、本発明の太陽電池モジュールは、互いに空隙を介して分断されている少なくとも2つの光電変換素子において、第1の電極、電子輸送層、及びペロブスカイト層が、ホール輸送層により隔てられている。これにより、本発明の太陽電池モジュールは、ペロブスカイト層が切断されており、拡散による電子の再結合が少なくなっているため、長時間にわたって高照度光に晒された後においても、発電効率を維持することが可能である。
また、もう一つの課題としてホール輸送層と第二の電極の密着性が低いために容易に剥離してしまうという問題があった。
On the other hand, in the solar cell module of the present invention, in at least two photoelectric conversion elements separated by a gap, the first electrode, the electron transport layer, and the perovskite layer are separated by the hole transport layer. As a result, the solar cell module of the present invention has a cut perovskite layer, which reduces the recombination of electrons due to diffusion. Therefore, the solar cell module maintains power generation efficiency even after being exposed to high-intensity light for a long period of time. It is possible to
Another problem is that the adhesion between the hole transport layer and the second electrode is low, so that they are easily peeled off.

<基板>
基板としては、その形状、構造、大きさについては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。なお、以下では、上述の基板を第1の基板と称することがある。
第1の基板の材質としては、透光性及び絶縁性を有するものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ガラス、プラスチックフィルム、セラミックなどが挙げられる。これらの中でも、後述するように電子輸送層を形成する際に焼成する工程を含む場合は、焼成温度に対して耐熱性を有する材質のものが好ましい。また、第1の基板としては、可とう性を有するものが好ましい。
<Substrate>
The shape, structure, and size of the substrate are not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose. In addition, below, the above-mentioned board|substrate may be called a 1st board|substrate.
The material of the first substrate is not particularly limited as long as it has translucency and insulating properties, and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include glass, plastic film, and ceramics. Among these, materials having heat resistance to the firing temperature are preferable when the step of firing is included when forming the electron transport layer as described later. Moreover, as the first substrate, one having flexibility is preferable.

<第1の電極>
第1の電極の構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、一層構造であってもよいし、複数の材料を積層する構造であってもよい。
前記第1の電極は、前記光電変換素子において、前記ホール輸送層により隔てられている。これにより電子拡散を防ぐことができる。
ここで、前記第1の電極が前記ホール輸送層により隔てられているとは、前記ホール輸送層によって、前記第1の電極が少なくとも2つに分かれており、一方の前記第1の電極と他方の前記第1の電極とは連続しておらず、間に前記ホール輸送層を有することを意味する。
<First electrode>
The structure of the first electrode is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose.
The first electrodes are separated by the hole transport layer in the photoelectric conversion element. This can prevent electron diffusion.
Here, the expression that the first electrode is separated by the hole transport layer means that the first electrode is divided into at least two by the hole transport layer, one first electrode and the other. is discontinuous with said first electrode of and has said hole transport layer therebetween.

第1の電極の材質としては、導電性を有するものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、透明導電性金属酸化物、カーボン、金属などが挙げられる。 The material of the first electrode is not particularly limited as long as it has conductivity, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include transparent conductive metal oxides, carbon, and metals.

透明導電性金属酸化物としては、例えば、インジウム・スズ酸化物(以下、「ITO」と称する)、フッ素ドープ酸化スズ(以下、「FTO」と称する)、アンチモンドープ酸化スズ(以下、「ATO」と称する)、ニオブドープ酸化スズ(以下、「NTO」と称する)、アルミドープ酸化亜鉛、インジウム・亜鉛酸化物、ニオブ・チタン酸化物などが挙げられる。
カーボンとしては、例えば、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラフェン、フラーレンなどが挙げられる。
金属としては、例えば、金、銀、アルミニウム、ニッケル、インジウム、タンタル、チタンなどが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、透明性が高い透明導電性金属酸化物が好ましく、ITO、FTO、ATO、NTOがより好ましい。
Examples of transparent conductive metal oxides include indium tin oxide (hereinafter referred to as "ITO"), fluorine-doped tin oxide (hereinafter referred to as "FTO"), and antimony-doped tin oxide (hereinafter referred to as "ATO"). ), niobium-doped tin oxide (hereinafter referred to as “NTO”), aluminum-doped zinc oxide, indium-zinc oxide, niobium-titanium oxide, and the like.
Examples of carbon include carbon black, carbon nanotubes, graphene, and fullerene.
Examples of metals include gold, silver, aluminum, nickel, indium, tantalum, and titanium.
These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Among these, transparent conductive metal oxides with high transparency are preferred, and ITO, FTO, ATO, and NTO are more preferred.

第1の電極の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5nm以上100μm以下が好ましく、50nm以上10μm以下がより好ましい。なお、第1の電極の材質がカーボンや金属の場合には、第1の電極の平均厚みとしては、透光性を得られる程度の平均厚みにすることが好ましい。 The average thickness of the first electrode is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose. Note that when the material of the first electrode is carbon or metal, the average thickness of the first electrode is preferably an average thickness that can provide translucency.

第1の電極は、スパッタ法、蒸着法、スプレー法等の公知の方法などにより形成することができる。 The first electrode can be formed by known methods such as sputtering, vapor deposition, and spraying.

また、第1の電極は、基板上に形成されることが好ましく、予め基板上に第1の電極が形成されている一体化された市販品を用いることができる。
一体化された市販品としては、例えば、FTOコートガラス、ITOコートガラス、酸化亜鉛:アルミニウムコートガラス、FTOコート透明プラスチックフィルム、ITOコート透明プラスチックフィルムなどが挙げられる。他の一体化された市販品としては、例えば、酸化スズ又は酸化インジウムに原子価の異なる陽イオン又は陰イオンをドープした透明電極、又はメッシュ状やストライプ状等の光が透過できる構造にした金属電極を設けたガラス基板などが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用して混合又は積層したものでもよい。また、電気的抵抗値を下げる目的で、金属リード線などを併用してもよい。また、一体化された市販品における電極を適宜加工して、後述する太陽電池モジュールを作製するために、複数の第1の電極が形成された基板を作製してもよい。
Moreover, the first electrode is preferably formed on the substrate, and an integrated commercial product in which the first electrode is formed on the substrate in advance can be used.
Commercially integrated products include, for example, FTO-coated glass, ITO-coated glass, zinc oxide:aluminum-coated glass, FTO-coated transparent plastic film, and ITO-coated transparent plastic film. Other integrated commercial products include, for example, transparent electrodes obtained by doping tin oxide or indium oxide with cations or anions having different valences, or metals with a structure that allows light to pass through, such as mesh or stripes. Examples include a glass substrate provided with electrodes.
These may be used singly, or two or more of them may be mixed or laminated together. Also, a metal lead wire or the like may be used together for the purpose of lowering the electrical resistance value. Alternatively, the electrodes in the integrated commercial product may be appropriately processed to produce a substrate on which a plurality of first electrodes are formed in order to produce a solar cell module to be described later.

金属リード線の材質としては、例えば、アルミニウム、銅、銀、金、白金、ニッケルなどが挙げられる。
金属リード線は、例えば、蒸着、スパッタリング、圧着などで基板に形成し、その上にITOやFTOの層を設ける、あるいはITOやFTOの上に設けることにより併用することができる。
Examples of materials for the metal lead wire include aluminum, copper, silver, gold, platinum, and nickel.
Metal lead wires can be used together by, for example, forming them on a substrate by vapor deposition, sputtering, pressure bonding, etc., and providing a layer of ITO or FTO thereon, or providing them on top of ITO or FTO.

<電子輸送層>
電子輸送層とは、後述するペロブスカイト層で生成された電子を第1の電極まで輸送する層を意味する。このため、電子輸送層は、第1の電極に隣接して配置されることが好ましい。
前記電子輸送層は、前記光電変換素子において、前記ホール輸送層により隔てられている。これにより、電子拡散を防ぐことができる。
<Electron transport layer>
The electron transport layer means a layer that transports electrons generated in the perovskite layer, which will be described later, to the first electrode. For this reason, the electron transport layer is preferably arranged adjacent to the first electrode.
The electron transport layers are separated by the hole transport layers in the photoelectric conversion device. Thereby, electron diffusion can be prevented.

電子輸送層としては、その形状、大きさについては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。 The shape and size of the electron transport layer are not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose.

また、電子輸送層の構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、単層であってもよく、複数の層が積層された多層であってもよい。これらの中でも、多層が好ましく、緻密な構造を有する層(以下、緻密層と称することがある)と多孔質な構造を有する層(以下、多孔質層と称することがある)からなることがより好ましい。 また、前記緻密層は、前記多孔質層よりも前記第1の電極に近い側に配置されることが好ましい。 The structure of the electron-transporting layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Among these, a multilayer is preferable, and it is more preferable to consist of a layer having a dense structure (hereinafter sometimes referred to as a dense layer) and a layer having a porous structure (hereinafter sometimes referred to as a porous layer). preferable. Moreover, it is preferable that the dense layer is arranged closer to the first electrode than the porous layer.

緻密層は、電子輸送材料を含有する。
電子輸送材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、半導体材料が好ましい。
The dense layer contains an electron transport material.
The electron-transporting material is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose, but a semiconductor material is preferred.

半導体材料としては、特に制限はなく、公知のものを用いることができ、例えば、単体半導体、化合物半導体を有する化合物などが挙げられる。
単体半導体としては、例えば、シリコン、ゲルマニウムなどが挙げられる。
化合物半導体としては、例えば、金属のカルコゲニドが挙げられる。
金属のカルコゲニドとしては、例えば、金属酸化物(酸化物半導体)、金属の硫化物、金属のセレン化物、金属のテルル化物などが挙げられる。
金属酸化物(酸化物半導体)としては、例えば、チタン、スズ、亜鉛、鉄、タングステン、ジルコニウム、ハフニウム、ストロンチウム、インジウム、セリウム、イットリウム、ランタン、バナジウム、ニオブ、タンタル等の酸化物が挙げられる。
金属の硫化物としては、例えば、カドミウム、亜鉛、鉛、銀、アンチモン、ビスマス等の硫化物が挙げられる。
金属のセレン化物としては、例えば、カドミウム、鉛等のセレン化物が挙げられる。
金属のテルル化物としては、例えば、カドミウム等のテルル化物が挙げられる。
他の化合物半導体としては亜鉛、ガリウム、インジウム、カドミウム等のリン化物、ガリウム砒素、銅-インジウム-セレン化物、銅-インジウム-硫化物等が挙げられる。
これらの中でも、金属酸化物(酸化物半導体)が好ましく、特に酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、及び酸化ニオブの少なくともいずれかを含有することがより好ましく、酸化スズを含有することが特に好ましい。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。また、半導体材料の結晶型としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、単結晶でも多結晶でもよく、非晶質でもよい。
The semiconductor material is not particularly limited, and known materials can be used. Examples thereof include single semiconductors and compounds having compound semiconductors.
Examples of single semiconductors include silicon and germanium.
Examples of compound semiconductors include metal chalcogenides.
Examples of metal chalcogenides include metal oxides (oxide semiconductors), metal sulfides, metal selenides, and metal tellurides.
Examples of metal oxides (oxide semiconductors) include oxides of titanium, tin, zinc, iron, tungsten, zirconium, hafnium, strontium, indium, cerium, yttrium, lanthanum, vanadium, niobium, and tantalum.
Examples of metal sulfides include sulfides of cadmium, zinc, lead, silver, antimony, bismuth, and the like.
Metal selenides include, for example, selenides of cadmium, lead, and the like.
Metal tellurides include, for example, tellurides such as cadmium.
Other compound semiconductors include phosphides such as zinc, gallium, indium and cadmium, gallium arsenide, copper-indium-selenide and copper-indium-sulfide.
Among these, metal oxides (oxide semiconductors) are preferable, and it is more preferable to contain at least one of titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, and niobium oxide, and it is particularly preferable to contain tin oxide.
These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. The crystal type of the semiconductor material is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and may be single crystal, polycrystal, or amorphous.

前記緻密層は、前記ペロブスカイト層側の表面の前記電子輸送材料上に、ホスホン酸化合物、ボロン酸化合物、スルホン酸化合物、ハロゲン化シリル化合物、及びアルコキシシリル化合物の少なくともいずれかの化合物を含有することが好ましい。前記緻密層は、前記ペロブスカイト層側の表面の前記電子輸送材料上に、これらの化合物を含有することで、界面の物性を制御することが期待できる。言い換えれば、前記緻密層の前記ペロブスカイト層側の表面において前記電子輸送材料をこれら化合物で被覆することで、界面抵抗を減少し、電子移動をスムースにすることが期待できる。
これらの化合物は、前記電子輸送材料と結合していてもよい。結合としては、例えば、共有結合、イオン結合などが挙げられる。
The dense layer contains at least one of a phosphonic acid compound, a boronic acid compound, a sulfonic acid compound, a silyl halide compound, and an alkoxysilyl compound on the electron transport material on the surface of the perovskite layer. is preferred. By containing these compounds on the electron-transporting material on the surface of the perovskite layer side of the dense layer, the physical properties of the interface can be expected to be controlled. In other words, by coating the electron-transporting material with these compounds on the surface of the dense layer on the perovskite layer side, it is expected that interfacial resistance will be reduced and electron transfer will be smooth.
These compounds may be combined with the electron transport material. Bonds include, for example, covalent bonds, ionic bonds, and the like.

前記化合物は、ホスホン酸化合物、ボロン酸化合物、スルホン酸化合物、ハロゲン化シリル化合物、及びアルコキシシリル化合物の少なくともいずれかである。
前記化合物は、ペロブスカイト層との相溶性の点から、窒素原子を有することが好ましい。
The compound is at least one of a phosphonic acid compound, a boronic acid compound, a sulfonic acid compound, a silyl halide compound, and an alkoxysilyl compound.
From the viewpoint of compatibility with the perovskite layer, the compound preferably has a nitrogen atom.

ホスホン化合物としては、ホスホン酸基を含有する化合物であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。具体例は後述する。 The phosphonic compound is not particularly limited as long as it is a compound containing a phosphonic acid group, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. A specific example will be described later.

ボロン酸化合物としては、ボロン酸基を含有する化合物であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。具体例は後述する。 The boronic acid compound is not particularly limited as long as it is a compound containing a boronic acid group, and can be appropriately selected depending on the purpose. A specific example will be described later.

スルホン酸化合物としては、スルホン酸基を含有する化合物であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。具体例は後述する。 The sulfonic acid compound is not particularly limited as long as it is a compound containing a sulfonic acid group, and can be appropriately selected depending on the purpose. A specific example will be described later.

ハロゲン化シリル化合物としては、ハロゲン化シリル基を含有する化合物であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。具体例は後述する。 The silyl halide compound is not particularly limited as long as it is a compound containing a silyl halide group, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. A specific example will be described later.

アルコキシシリル化合物としては、アルコキシシリル基を含有する化合物であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。具体例は後述する。 The alkoxysilyl compound is not particularly limited as long as it is a compound containing an alkoxysilyl group, and can be appropriately selected depending on the purpose. A specific example will be described later.

前記化合物の分子量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、100以上500以下が挙げられる。 The molecular weight of the compound is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose.

前記化合物は、例えば、下記一般式(4)で表される。 The compound is represented, for example, by the following general formula (4).

Figure 2022151688000002
R3は、2価のアリール基、又は2価のヘテロ環を表し、R4は、ホスホン酸基、ボロン酸基、スルホン酸基、ハロゲン化シリル基、又はアルコキシシリル基を表す。R1又はR2と、R3と、Nとは、一緒になって環構造を形成していてもよい。
Figure 2022151688000002
R3 represents a divalent aryl group or a divalent heterocycle, and R4 represents a phosphonic acid group, boronic acid group, sulfonic acid group, halogenated silyl group or alkoxysilyl group. R1 or R2, R3 and N may together form a ring structure.

前記化合物としては、例えば、以下の化合物が挙げられる。

Figure 2022151688000003
Examples of the compound include the following compounds.
Figure 2022151688000003

Figure 2022151688000004
Figure 2022151688000004

緻密層の膜厚としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5nm以上1μm以下が好ましく、10nm以上700nm以下がより好ましい。 The thickness of the dense layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose.

緻密層のペロブスカイト層側の表面は、なるべく平滑であることが好ましい。平滑性を表す一つの指標としてラフネスファクターは小さいほど好ましいが、緻密層の平均厚みとの関係から、緻密層のペロブスカイト層側のラフネスファクターは、20以下が好ましく、10以下がより好ましい。前記ラフネスファクターの下限値としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、1以上が挙げられる。
ラフネスファクターとは、見かけの表面積に対する実際の表面積の割合のことで、Wenzelのラフネスファクターとも呼ばれている。実際の表面積は、例えばBET比表面積などを測定することで測定することができ、その値を見かけの表面積で割ればラフネスファクターを求めることができる。
The surface of the dense layer on the perovskite layer side is preferably as smooth as possible. As an index of smoothness, the smaller the roughness factor, the better. However, considering the relationship with the average thickness of the dense layer, the roughness factor of the perovskite layer side of the dense layer is preferably 20 or less, more preferably 10 or less. The lower limit of the roughness factor is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.
The roughness factor is the ratio of the actual surface area to the apparent surface area, and is also called Wenzel's roughness factor. The actual surface area can be measured, for example, by measuring the BET specific surface area, and the roughness factor can be obtained by dividing the value by the apparent surface area.

緻密層を作製する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、真空中で電子輸送材料の薄膜を形成する方法(真空製膜法)、湿式製膜法などが挙げられる。
真空製膜法としては、例えば、スパッタリング法、パルスレーザーデポジッション法(PLD法)、イオンビームスパッタ法、イオンアシスト法、イオンプレーティング法、真空蒸着法、アトミックレイヤーデポジッション法(ALD法)、化学気相成長法(CVD法)などが挙げられる。
湿式製膜法としては、例えば、ゾル-ゲル法が挙げられる。ゾル-ゲル法は、溶液から、加水分解や重合・縮合などの化学反応を経てゲルを作製し、その後加熱処理によって緻密化を促進させる方法である。ゾル-ゲル法を用いた場合、ゾル溶液の塗布方法としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ディップ法、スプレー法、ワイヤーバー法、スピンコート法、ローラーコート法、ブレードコート法、グラビアコート法、また、湿式印刷方法として、凸版、オフセット、グラビア、凹版、ゴム版、スクリーン印刷などが挙げられる。また、ゾル溶液を塗布した後の加熱処理の際の温度としては、80℃以上が好ましく、100℃以上がより好ましい。
The method for producing the dense layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. etc.
Vacuum film forming methods include, for example, a sputtering method, a pulse laser deposition method (PLD method), an ion beam sputtering method, an ion assist method, an ion plating method, a vacuum vapor deposition method, an atomic layer deposition method (ALD method), Chemical vapor deposition method (CVD method) etc. are mentioned.
The wet film-forming method includes, for example, a sol-gel method. The sol-gel method is a method in which a gel is produced from a solution through chemical reactions such as hydrolysis and polymerization/condensation, and then heat treatment is performed to promote densification. When the sol-gel method is used, the method of applying the sol solution is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. method, blade coating method, gravure coating method, and wet printing methods include letterpress, offset, gravure, intaglio, rubber plate, screen printing and the like. The temperature for the heat treatment after applying the sol solution is preferably 80° C. or higher, more preferably 100° C. or higher.

電子輸送材料上に前記化合物を付与する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、電子輸送材料の薄膜上に、前記化合物を含有する溶液を塗布した後に乾燥させる方法が挙げられる。
塗布方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ディップ法、スプレー法、ワイヤーバー法、スピンコート法、ローラーコート法、ブレードコート法、グラビアコート法などが挙げられる。
溶液を塗布した後の乾燥処理の際の温度としては、40℃以上が好ましく、50℃以上がより好ましい。
The method of applying the compound onto the electron transport material is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. A method of drying can be mentioned.
The coating method is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. mentioned.
The temperature for the drying treatment after applying the solution is preferably 40° C. or higher, more preferably 50° C. or higher.

<<多孔質層>>
前記多孔質層としては、電子輸送材料を含み、緻密層よりも緻密ではない層(即ち、多孔質である層)であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。多孔質上の電子輸送層を形成することで、ペロブスカイト層の結晶成長を安定化することが可能となる。
なお、前記緻密層よりも緻密でないとは、前記多孔質層の充填密度が、前記緻密層の充填密度よりも低密度であることを意味する。
<<Porous layer>>
The porous layer is not particularly limited as long as it contains an electron-transporting material and is less dense than the dense layer (that is, a layer that is porous), and can be appropriately selected according to the purpose. By forming the electron transport layer on the porous surface, it is possible to stabilize the crystal growth of the perovskite layer.
It should be noted that "not denser than the dense layer" means that the packing density of the porous layer is lower than the packing density of the dense layer.

前記多孔質層における電子輸送層材料としては、例えば、前記緻密層における半導体材料等が挙げられる。これらの中でも、酸化チタンが好ましい。 Examples of materials for the electron transport layer in the porous layer include semiconductor materials in the dense layer. Among these, titanium oxide is preferred.

多孔質層の膜厚としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.05μm以上1μm以下が好ましく、0.1μm以上0.4μm以下がより好ましい。 The film thickness of the porous layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose.

<ペロブスカイト層>
ペロブスカイト層とは、下記一般式(1)で表されるペロブスカイト化合物を含み、光を吸収して電子輸送層を増感する層を意味する。そのため、ペロブスカイト層は、電子輸送層に隣接して配置されることが好ましい。
XαYβZγ ・・・一般式(1)
一般式(1)において、α:β:γの比率は3:1:1であり、β及びγは1より大きい整数を表す。Xはハロゲン原子、Yはアミノ基を有する有機化合物、Zは金属イオンを表す。
<Perovskite layer>
The perovskite layer means a layer that contains a perovskite compound represented by the following general formula (1) and absorbs light to sensitize the electron transport layer. Therefore, the perovskite layer is preferably arranged adjacent to the electron transport layer.
XαYβZγ General formula (1)
In general formula (1), the ratio of α:β:γ is 3:1:1, and β and γ represent integers greater than 1. X represents a halogen atom, Y represents an amino group-containing organic compound, and Z represents a metal ion.

前記ペロブスカイト層は、前記光電変換素子において、前記ホール輸送層により隔てられており、さらに、前記第2の電極により隔てられている。これにより、電子拡散を防ぐことができる。 The perovskite layers are separated by the hole transport layer and further separated by the second electrode in the photoelectric conversion element. Thereby, electron diffusion can be prevented.

ペロブスカイト層としては、その形状、大きさについては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。 The shape and size of the perovskite layer are not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose.

ペロブスカイト化合物は、有機化合物と無機化合物の複合物質であり、以下の一般式(1)で表わされる。
XαYβMγ ・・・一般式(1)
上記の一般式(1)において、α:β:γの比率は3:1:1であり、β及びγは1より大きい整数を表す。また、例えば、Xはハロゲンイオン、Yはアミノ基を有する有機化合物のイオン、Mは金属イオンなどとすることができる。
A perovskite compound is a composite material of an organic compound and an inorganic compound, and is represented by the following general formula (1).
XαYβMγ General formula (1)
In the general formula (1) above, the ratio of α:β:γ is 3:1:1, and β and γ represent integers greater than 1. Further, for example, X can be a halogen ion, Y can be an ion of an organic compound having an amino group, and M can be a metal ion.

上記の一般式(1)におけるXとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲンイオンが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 X in the above general formula (1) is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include halogen ions such as chlorine, bromine and iodine. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

上記の一般式(1)におけるYとしては、メチルアミン、エチルアミン、n-ブチルアミン、ホルムアミジンなどのアルキルアミン化合物イオンや、セシウム、カリウム、ルビジウムなどが挙げられる。また、ハロゲン化鉛-メチルアンモニウムのペロブスカイト化合物の場合、ハロゲンイオンがClのときは、光吸収スペクトルのピークλmaxは約350nm、Brのときは約410nm、Iのときは約540nmと、順に長波長側にシフトするため、利用できるスペクトル幅(バンド域)は異なる。 Examples of Y in the general formula (1) include alkylamine compound ions such as methylamine, ethylamine, n-butylamine and formamidine, cesium, potassium and rubidium. In the case of the lead halide-methylammonium perovskite compound, when the halogen ion is Cl, the peak λmax of the light absorption spectrum is about 350 nm, when it is Br, it is about 410 nm, and when it is I, it is about 540 nm. Due to the shift to the side, the available spectral width (bandwidth) is different.

上記の一般式(1)におけるMとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、鉛、インジウム、アンチモン、スズ、銅、ビスマス等の金属イオンなどが挙げられる。 M in the general formula (1) is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include metal ions such as lead, indium, antimony, tin, copper and bismuth.

また、ペロブスカイト層は、ハロゲン化金属からなる層と有機カチオン分子が並んだ層が、交互に積層した層状ペロブスカイト構造を示すことが好ましい。 Moreover, the perovskite layer preferably exhibits a layered perovskite structure in which a layer composed of a metal halide and a layer in which organic cation molecules are arranged are alternately laminated.

ペロブスカイト層を形成する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ハロゲン化金属及びハロゲン化アルキルアミンを、溶解又は分散させた溶液を塗布した後に乾燥する方法などが挙げられる。
また、ペロブスカイト層を形成する方法としては、例えば、ハロゲン化金属を溶解又は分散させた溶液を塗布、乾燥した後、ハロゲン化アルキルアミンを溶解させた溶液中に浸して、ペロブスカイト化合物を形成する二段階析出法などが挙げられる。
さらに、ペロブスカイト層を形成する方法としては、例えば、ハロゲン化金属及びハロゲン化アルキルアミンを溶解又は分散した溶液を塗布しながら、ペロブスカイト化合物にとっての貧溶媒(溶解度が小さい溶媒)を加えて結晶を析出させる方法などが挙げられる。ペロブスカイト層を形成する方法としては、例えば、メチルアミンなどが充満したガス中において、ハロゲン化金属を蒸着する方法などが挙げられる。
これらの中でも、ハロゲン化金属及びハロゲン化アルキルアミンを溶解又は分散した溶液を塗布しながら、ペロブスカイト化合物にとっての貧溶媒を加えて結晶を析出させる方法が好ましい。
The method for forming the perovskite layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. etc.
As a method for forming a perovskite layer, for example, a solution in which a metal halide is dissolved or dispersed is applied, dried, and then immersed in a solution in which an alkylamine halide is dissolved to form a perovskite compound. A stepwise precipitation method and the like can be mentioned.
Furthermore, as a method for forming a perovskite layer, for example, while applying a solution in which a metal halide and an alkylamine halide are dissolved or dispersed, a poor solvent (a solvent with low solubility) for the perovskite compound is added to precipitate crystals. and the like. Methods for forming the perovskite layer include, for example, a method of vapor-depositing a metal halide in a gas filled with methylamine or the like.
Among these, a method of precipitating crystals by adding a poor solvent for the perovskite compound while applying a solution in which a metal halide and an alkylamine halide are dissolved or dispersed is preferred.

溶液を塗布する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、浸漬法、スピンコート法、スプレー法、ディップ法、ローラ法、エアーナイフ法などが挙げられる。また、溶液を塗布する方法としては、例えば、二酸化炭素などを用いた超臨界流体中で析出させる方法であってもよい。 The method of applying the solution is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Moreover, as a method of applying the solution, for example, a method of precipitating in a supercritical fluid using carbon dioxide or the like may be used.

また、ペロブスカイト層は、増感色素を含んでもよい。
増感色素を含んだペロブスカイト層を形成する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ペロブスカイト化合物と増感色素を混合する方法、ペロブスカイト層を形成した後で、増感色素を吸着させる方法などが挙げられる。
Also, the perovskite layer may contain a sensitizing dye.
The method of forming the perovskite layer containing the sensitizing dye is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. and a method of adsorbing a sensitizing dye.

増感色素としては、使用される励起光により光励起される化合物であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
増感色素としては、例えば、金属錯体化合物、クマリン化合物、ポリエン化合物、インドリン化合物、チオフェン化合物、シアニン色素、メロシアニン色素、9-アリールキサンテン化合物、トリアリールメタン化合物、フタロシアニン化合物、ポルフィリン化合物などが挙げられる。
金属錯体化合物としては、例えば、特表平7-500630号公報、特開平10-233238号公報、特開2000-26487号公報、特開2000-323191号公報、特開2001-59062号公報等に記載の金属錯体化合物などが挙げられる。
クマリン化合物としては、例えば、特開平10-93118号公報、特開2002-164089号公報、特開2004-95450号公報、J.Phys.Chem.C,7224,Vol.111(2007)等に記載のクマリン化合物などが挙げられる。
同ポリエン化合物としては、例えば、特開2004-95450号公報、Chem.Commun.,4887(2007)等に記載のポリエン化合物などが挙げられる。
インドリン化合物としては、例えば、特開2003-264010号公報、特開2004-63274号公報、特開2004-115636号公報、特開2004-200068号公報、特開2004-235052号公報、J.Am.Chem.Soc.,12218,Vol.126(2004)、Chem.Commun.,3036(2003)、Angew.Chem.Int.Ed.,1923,Vol.47(2008)等に記載のインドリン化合物などが挙げられる。
チオフェン化合物としては、例えば、J.Am.Chem.Soc.,16701,Vol.128(2006)、J.Am.Chem.Soc.,14256,Vol.128(2006)等に記載のチオフェン化合物などが挙げられる。
シアニン色素としては、例えば、特開平11-86916号公報、特開平11-214730号公報、特開2000-106224号公報、特開2001-76773号公報、特開2003-7359号公報等に記載のシアニン色素などが挙げられる。
メロシアニン色素としては、例えば、特開平11-214731号公報、特開平11-238905号公報、特開2001-52766号公報、特開2001-76775号公報、特開2003-7360号公報等に記載のメロシアニン色素などが挙げられる。
9-アリールキサンテン化合物としては、例えば、特開平10-92477号公報、特開平11-273754号公報、特開平11-273755号公報、特開2003-31273号公報等に記載の9-アリールキサンテン化合物などが挙げられる。
トリアリールメタン化合物としては、例えば、特開平10-93118号公報、特開2003-31273号公報等に記載のトリアリールメタン化合物などが挙げられる。
フタロシアニン化合物、ポルフィリン化合物としては、例えば、特開平9-199744号公報、特開平10-233238号公報、特開平11-204821号公報、特開平11-265738号公報、J.Phys.Chem.,2342,Vol.91(1987)、J.Phys.Chem.B,6272,Vol.97(1993)、Electroanal.Chem.,31,Vol.537(2002)、特開2006-032260号公報、J.Porphyrins Phthalocyanines,230,Vol.3(1999)、Angew.Chem.Int.Ed.,373,Vol.46(2007)、Langmuir,5436,Vol.24(2008)等に記載のフタロシアニン化合物、ポルフィリン化合物などが挙げられる。
これらの中でも、金属錯体化合物、インドリン化合物、チオフェン化合物、ポルフィリン化合物が好ましい。
The sensitizing dye is not particularly limited as long as it is a compound that is photoexcited by the excitation light used, and can be appropriately selected depending on the intended purpose.
Examples of sensitizing dyes include metal complex compounds, coumarin compounds, polyene compounds, indoline compounds, thiophene compounds, cyanine dyes, merocyanine dyes, 9-arylxanthene compounds, triarylmethane compounds, phthalocyanine compounds, and porphyrin compounds. .
As metal complex compounds, for example, JP-A-7-500630, JP-A-10-233238, JP-A-2000-26487, JP-A-2000-323191, JP-A-2001-59062, etc. Examples thereof include metal complex compounds described above.
Examples of coumarin compounds include, for example, JP-A-10-93118, JP-A-2002-164089, JP-A-2004-95450, J. Am. Phys. Chem. C, 7224, Vol. 111 (2007) and the like.
As the polyene compound, for example, JP-A-2004-95450, Chem. Commun. , 4887 (2007) and the like.
Examples of indoline compounds include, for example, JP-A-2003-264010, JP-A-2004-63274, JP-A-2004-115636, JP-A-2004-200068, JP-A-2004-235052, J. Am. Am. Chem. Soc. , 12218, Vol. 126 (2004), Chem. Commun. , 3036 (2003), Angew. Chem. Int. Ed. , 1923, Vol. 47 (2008), and the like.
As the thiophene compound, for example, J. Am. Am. Chem. Soc. , 16701, Vol. 128 (2006); Am. Chem. Soc. , 14256, Vol. 128 (2006) and the like.
As the cyanine dye, for example, JP-A-11-86916, JP-A-11-214730, JP-A-2000-106224, JP-A-2001-76773, JP-A-2003-7359, etc. cyanine dyes and the like.
As the merocyanine dye, for example, JP-A-11-214731, JP-A-11-238905, JP-A-2001-52766, JP-A-2001-76775, JP-A-2003-7360, etc. and merocyanine dyes.
Examples of 9-arylxanthene compounds include 9-arylxanthene compounds described in JP-A-10-92477, JP-A-11-273754, JP-A-11-273755, JP-A-2003-31273, etc. etc.
Examples of triarylmethane compounds include triarylmethane compounds described in JP-A-10-93118, JP-A-2003-31273, and the like.
Examples of phthalocyanine compounds and porphyrin compounds include those described in JP-A-9-199744, JP-A-10-233238, JP-A-11-204821, JP-A-11-265738, J. Am. Phys. Chem. , 2342, Vol. 91 (1987), J. Phys. Chem. B, 6272, Vol. 97 (1993), Electroanal. Chem. , 31, Vol. 537 (2002), JP-A-2006-032260, J.P. Porphyrins Phthalocyanines, 230, Vol. 3 (1999), Angew. Chem. Int. Ed. , 373, Vol. 46 (2007), Langmuir, 5436, Vol. 24 (2008), phthalocyanine compounds, porphyrin compounds, and the like.
Among these, metal complex compounds, indoline compounds, thiophene compounds, and porphyrin compounds are preferred.

<有機塩、無機塩>
光電変換素子は、ペロブスカイト層とホール輸送層の間に、有機塩及び無機塩の少なくともいずれかの塩を含有することが好ましい。
光電変換素子が、ペロブスカイト層とホール輸送層の間に前記塩を含有することで、界面の物性を制御することが期待できる。
なお、前記ペロブスカイト層が、ペロブスカイト層である場合、前記塩は、前記ペロブスカイト層を構成する塩と異なる塩であることが好ましい。
<Organic salt, inorganic salt>
The photoelectric conversion device preferably contains at least one of an organic salt and an inorganic salt between the perovskite layer and the hole transport layer.
By containing the salt between the perovskite layer and the hole transport layer, the photoelectric conversion device can be expected to control the physical properties of the interface.
When the perovskite layer is a perovskite layer, the salt is preferably different from the salt forming the perovskite layer.

前記塩としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、特にペロブスカイト化合物をペロブスカイト層に用いた場合には、相溶性の点で、カチオンにハロゲン原子を有することが好ましい。ハロゲンとしては、例えば、塩素、ヨウ素、臭素などが挙げられる。 The salt is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Especially when a perovskite compound is used for the perovskite layer, it is preferable that the cation has a halogen atom in terms of compatibility. . Halogen includes, for example, chlorine, iodine, bromine, and the like.

前記有機塩としては、特にペロブスカイト化合物をペロブスカイト層に用いた場合には、相溶性の点から、アミンのハロゲン化水素酸塩であることが好ましい。
前記無機塩としては、特にペロブスカイト化合物をペロブスカイト層に用いた場合には、相溶性の点から、アルカリ金属のハロゲン化物であることが好ましい。アルカリ金属としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムなどが挙げられる。
The organic salt is preferably an amine hydrohalide from the viewpoint of compatibility, particularly when a perovskite compound is used in the perovskite layer.
The inorganic salt is preferably an alkali metal halide from the viewpoint of compatibility, particularly when a perovskite compound is used in the perovskite layer. Alkali metals include, for example, lithium, sodium, potassium, rubidium, and cesium.

前記アミンのハロゲン化水素酸塩としては、例えば、n-ブチルアミン臭化水素酸塩、n-ブチルアミンヨウ化水素酸塩、n-ヘキシルアミン臭化水素酸塩、n-ヘキシルアミンヨウ化水素酸塩、n-デシルアミン臭化水素酸塩、n-オクタデシルアミンヨウ化水素酸塩、ピリジン臭化水素酸塩、アニリンヨウ化水素酸塩、ヒドラジンジ臭化水素酸塩、エチレンジアミンジヨウ化水素酸塩、2-フェニルエチルアミンヨウ化水素酸塩、フェニレンジアミンジ塩化水素酸塩、ジフェニルアミン臭化水素酸塩、ジフェニルアミンヨウ化水素酸塩、ベンジルアミンヨウ化水素酸塩、4-ジフェニルアミノフェネチルアミンヨウ化水素酸塩等が挙げられる。
前記アルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば、ヨウ化セシウム、臭化セシウム、ヨウ化ルビジウム、ヨウ化カリウム等が挙げられる。
Examples of the amine hydrohalide include n-butylamine hydrobromide, n-butylamine hydroiodide, n-hexylamine hydrobromide, and n-hexylamine hydroiodide. , n-decylamine hydrobromide, n-octadecylamine hydroiodide, pyridine hydrobromide, aniline hydroiodide, hydrazine dihydrobromide, ethylenediamine dihydroiodide, 2- phenylethylamine hydroiodide, phenylenediamine dihydrochloride, diphenylamine hydrobromide, diphenylamine hydroiodide, benzylamine hydroiodide, 4-diphenylaminophenethylamine hydroiodide, etc. mentioned.
Examples of the alkali metal halides include cesium iodide, cesium bromide, rubidium iodide, and potassium iodide.

ペロブスカイト層とホール輸送層の間に、有機塩及び無機塩の少なくともいずれかの塩を配する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ペロブスカイト層上に、前記塩を含有する溶液を塗布した後に、乾燥し、更にその後、その上に、ホール輸送層する形成する方法が挙げられる。前記溶液としては、例えば、水溶液、アルコール溶液などが挙げられる。
塗布方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ディップ法、スプレー法、ワイヤーバー法、スピンコート法、ローラーコート法、ブレードコート法、グラビアコート法などが挙げられる。
溶液を塗布した後の乾燥処理の際の温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
The method for disposing at least one of an organic salt and an inorganic salt between the perovskite layer and the hole transport layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Second, a method of applying a solution containing the salt, drying it, and then forming a hole transport layer thereon can be mentioned. Examples of the solution include an aqueous solution and an alcohol solution.
The coating method is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. mentioned.
The temperature for the drying treatment after applying the solution is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose.

<ホール輸送層>
ホール輸送層とは、ペロブスカイト層で生成されたホール(正孔)を後述する第2の電極まで輸送する層を意味する。このため、ホール輸送層は、前記塩を介してペロブスカイト層に隣接して配置されることが好ましい。
前記ホール輸送層は、前記光電変換素子において、前記第1の電極、電子輸送層、ペロブスカイト層を隔てるように形成される。これにより、電子拡散を防止できる。
前記ホール輸送層は、前記光電変換素子において、前記第2の電極により隔てられている。
<Hole transport layer>
A hole transport layer means a layer that transports holes generated in the perovskite layer to a second electrode described later. Therefore, the hole transport layer is preferably arranged adjacent to the perovskite layer with the salt interposed therebetween.
The hole transport layer is formed so as to separate the first electrode, the electron transport layer and the perovskite layer in the photoelectric conversion element. Thereby, electron diffusion can be prevented.
The hole transport layer is separated by the second electrode in the photoelectric conversion element.

ホール輸送層としては、互いに隣接する少なくとも2つの光電変換素子における電子輸送層、ペロブスカイト層を隔てることができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できる。
互いに隣接する少なくとも2つの光電変換素子における第1の電極、電子輸送層、及びペロブスカイト層が、ホール輸送層で隔てられていることにより、拡散による電子の再結合が少なくなっているため、長時間にわたって高照度光に晒された後においても、発電効率を維持することが可能である。
The hole transport layer is not particularly limited as long as it can separate the electron transport layer and the perovskite layer in at least two photoelectric conversion elements adjacent to each other, and can be appropriately selected depending on the purpose.
By separating the first electrode, the electron transport layer, and the perovskite layer in at least two mutually adjacent photoelectric conversion elements by the hole transport layer, the recombination of electrons due to diffusion is reduced. It is possible to maintain power generation efficiency even after being exposed to high-intensity light for a long period of time.

ホール輸送層は、固体のホール輸送性材料を含み、必要に応じてその他の材料を含む。
固体のホール輸送性材料(以下では、単に「ホール輸送性材料」と称することがある)としては、ホールを輸送できる性質を持つ材料であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、有機化合物を含有することが好ましい。
The hole-transporting layer contains a solid hole-transporting material and optionally other materials.
The solid hole-transporting material (hereinafter sometimes simply referred to as "hole-transporting material") is not particularly limited as long as it has the property of transporting holes, and can be appropriately selected according to the purpose. However, it is preferable to contain an organic compound.

ホール輸送性材料として有機化合物を用いる場合、従来公知の材料を使用することが可能であり、前記ホール輸送性材料としては、例えば、低分子化合物、高分子化合物、これらの混合物などが挙げられる。
前記ホール輸送性材料として高分子化合物を用いる場合は、特に分子量が2000以上の高分子を含有することが好ましい。
When an organic compound is used as the hole-transporting material, conventionally known materials can be used, and examples of the hole-transporting material include low-molecular-weight compounds, high-molecular-weight compounds, and mixtures thereof.
When a polymer compound is used as the hole-transporting material, it preferably contains a polymer having a molecular weight of 2000 or more.

ホール輸送層に用いる高分子材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリチオフェン化合物、ポリフェニレンビニレン化合物、ポリフルオレン化合物、ポリフェニレン化合物、ポリアリールアミン化合物、ポリチアジアゾール化合物などが挙げられる。
ポリチオフェン化合物としては、例えば、ポリ(3-n-ヘキシルチオフェン)、ポリ(3-n-オクチルオキシチオフェン)、ポリ(9,9’-ジオクチル-フルオレン-コ-ビチオフェン)、ポリ(3,3’’’-ジドデシル-クォーターチオフェン)、ポリ(3,6-ジオクチルチエノ[3,2-b]チオフェン)、ポリ(2,5-ビス(3-デシルチオフェン-2-イル)チエノ[3,2-b]チオフェン)、ポリ(3,4-ジデシルチオフェン-コ-チエノ[3,2-b]チオフェン)、ポリ(3,6-ジオクチルチエノ[3,2-b]チオフェン-コ-チエノ[3,2-b]チオフェン)、ポリ(3,6-ジオクチルチエノ[3,2-b]チオフェン-コ-チオフェン)、ポリ(3,6-ジオクチルチエノ[3,2-b]チオフェン-コ-ビチオフェン)などが挙げられる。
ポリフェニレンビニレン化合物としては、例えば、ポリ[2-メトキシ-5-(2-エチルヘキシルオキシ)-1,4-フェニレンビニレン]、ポリ[2-メトキシ-5-(3,7-ジメチルオクチルオキシ)-1,4-フェニレンビニレン]、ポリ[(2-メトキシ-5-(2-エチルフェキシルオキシ)-1,4-フェニレンビニレン)-コ-(4,4’-ビフェニレン-ビニレン)]などが挙げられる。
ポリフルオレン化合物としては、例えば、ポリ(9,9’-ジドデシルフルオレニル-2,7-ジイル)、ポリ[(9,9-ジオクチル-2,7-ジビニレンフルオレン)-alt-コ-(9,10-アントラセン)]、ポリ[(9,9-ジオクチル-2,7-ジビニレンフルオレン)-alt-コ-(4,4’-ビフェニレン)]、ポリ[(9,9-ジオクチル-2,7-ジビニレンフルオレン)-alt-コ-(2-メトキシ-5-(2-エチルヘキシルオキシ)-1,4-フェニレン)]、ポリ[(9,9-ジオクチル-2,7-ジイル)-コ-(1,4-(2,5-ジヘキシルオキシ)ベンゼン)]などが挙げられる。
ポリフェニレン化合物としては、例えば、ポリ[2,5-ジオクチルオキシ-1,4-フェニレン]、ポリ[2,5-ジ(2-エチルヘキシルオキシ-1,4-フェニレン]などが挙げられる。
ポリアリールアミン化合物としては、例えば、ポリ[(9,9-ジオクチルフルオレニル-2,7-ジイル)-alt-コ-(N,N’-ジフェニル)-N,N’-ジ(p-ヘキシルフェニル)-1,4-ジアミノベンゼン]、ポリ[(9,9-ジオクチルフルオレニル-2,7-ジイル)-alt-コ-(N,N’-ビス(4-オクチルオキシフェニル)ベンジジン-N,N’-(1,4-ジフェニレン)]、ポリ[(N,N’-ビス(4-オクチルオキシフェニル)ベンジジン-N,N’-(1,4-ジフェニレン)]、ポリ[(N,N’-ビス(4-(2-エチルヘキシルオキシ)フェニル)ベンジジン-N,N’-(1,4-ジフェニレン)]、ポリ[フェニルイミノ-1,4-フェニレンビニレン-2,5-ジオクチルオキシ-1,4-フェニレンビニレン-1,4-フェニレン]、ポリ[p-トリルイミノ-1,4-フェニレンビニレン-2,5-ジ(2-エチルヘキシルオキシ)-1,4-フェニレンビニレン-1,4-フェニレン]、ポリ[4-(2-エチルヘキシルオキシ)フェニルイミノ-1,4-ビフェニレン]などが挙げられる。
ポリチアジアゾール化合物としては、例えば、ポリ[(9,9-ジオクチルフルオレニル-2,7-ジイル)-alt-コ-(1,4-ベンゾ(2,1’,3)チアジアゾール]、ポリ(3,4-ジデシルチオフェン-コ-(1,4-ベンゾ(2,1’,3)チアジアゾール)などが挙げられる。これらの中でも、キャリア移動度やイオン化ポテンシャルを考慮すると、ポリチオフェン化合物、ポリアリールアミン化合物が好ましく、更には、下記一般式(2)及び下記一般式(3)で表される化合物の少なくともいずれかが好ましい。
The polymer material used for the hole transport layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. compound and the like.
Examples of polythiophene compounds include poly(3-n-hexylthiophene), poly(3-n-octyloxythiophene), poly(9,9'-dioctyl-fluorene-co-bithiophene), poly(3,3'''-didodecyl-quaterthiophene), poly(3,6-dioctylthieno[3,2-b]thiophene), poly(2,5-bis(3-decylthiophen-2-yl)thieno[3,2- b]thiophene), poly(3,4-didecylthiophene-co-thieno[3,2-b]thiophene), poly(3,6-dioctylthieno[3,2-b]thiophene-co-thieno[3 ,2-b]thiophene), poly(3,6-dioctylthieno[3,2-b]thiophene-co-thiophene), poly(3,6-dioctylthieno[3,2-b]thiophene-co-bithiophene) ) and the like.
Examples of polyphenylene vinylene compounds include poly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylene vinylene], poly[2-methoxy-5-(3,7-dimethyloctyloxy)-1 ,4-phenylenevinylene], poly[(2-methoxy-5-(2-ethylphexyloxy)-1,4-phenylenevinylene)-co-(4,4′-biphenylene-vinylene)], and the like. .
Examples of polyfluorene compounds include poly(9,9′-didodecylfluorenyl-2,7-diyl), poly[(9,9-dioctyl-2,7-divinylenefluorene)-alt-co- (9,10-anthracene)], poly[(9,9-dioctyl-2,7-divinylenefluorene)-alt-co-(4,4′-biphenylene)], poly[(9,9-dioctyl- 2,7-divinylenefluorene)-alt-co-(2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylene)], poly[(9,9-dioctyl-2,7-diyl) -co-(1,4-(2,5-dihexyloxy)benzene)] and the like.
Examples of polyphenylene compounds include poly[2,5-dioctyloxy-1,4-phenylene] and poly[2,5-di(2-ethylhexyloxy-1,4-phenylene].
Examples of polyarylamine compounds include poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-alt-co-(N,N'-diphenyl)-N,N'-di(p- hexylphenyl)-1,4-diaminobenzene], poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-alt-co-(N,N'-bis(4-octyloxyphenyl)benzidine -N,N'-(1,4-diphenylene)], poly[(N,N'-bis(4-octyloxyphenyl)benzidine-N,N'-(1,4-diphenylene)], poly[( N,N'-bis(4-(2-ethylhexyloxy)phenyl)benzidine-N,N'-(1,4-diphenylene)], poly[phenylimino-1,4-phenylenevinylene-2,5-dioctyl oxy-1,4-phenylenevinylene-1,4-phenylene], poly[p-tolylimino-1,4-phenylenevinylene-2,5-di(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene-1, 4-phenylene], poly[4-(2-ethylhexyloxy)phenylimino-1,4-biphenylene] and the like.
Examples of polythiadiazole compounds include poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-alt-co-(1,4-benzo(2,1′,3)thiadiazole], poly( 3,4-didecylthiophene-co-(1,4-benzo(2,1′,3)thiadiazole) etc. Among them, considering carrier mobility and ionization potential, polythiophene compounds, polyaryl An amine compound is preferable, and at least one of compounds represented by the following general formula (2) and the following general formula (3) is more preferable.

Figure 2022151688000005
上記一般式(2)におけるAr1はアリール基を表す。アリール基としては、例えば、フェニル基、1-ナフチル基、9-アントラセニル基等が挙げられる。アリール基は、置換基を有していても良い。置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、アリール基などが挙げられる。Ar2、Ar3及びAr4はそれぞれ独立してアリーレン基、2価のヘテロ環基などを表す。アリーレン基としては、例えば、1,4-フェニレン、1,1’-ビフェニレン、9,9’-ジ-n-ヘキシルフルオレン等が挙げられる。2価のヘテロ環基としては、例えば、2,5-チオフェン等が挙げられる。R1~R4は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、アリール基などが挙げられる。アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基等が挙げられる。アリール基としては、例えば、フェニル基、2-ナフチル基等が挙げられる。前記アルキル基、及び前記アリール基は置換基を有していてもよい。
Figure 2022151688000005
Ar1 in the general formula (2) represents an aryl group. Aryl groups include, for example, a phenyl group, a 1-naphthyl group, a 9-anthracenyl group and the like. The aryl group may have a substituent. Examples of substituents include alkyl groups, alkoxy groups, and aryl groups. Ar2, Ar3 and Ar4 each independently represent an arylene group, a divalent heterocyclic group, or the like. Arylene groups include, for example, 1,4-phenylene, 1,1'-biphenylene, 9,9'-di-n-hexylfluorene and the like. Examples of divalent heterocyclic groups include 2,5-thiophene and the like. R1 to R4 each independently include a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, and the like. Examples of alkyl groups include a methyl group and an ethyl group. Aryl groups include, for example, a phenyl group and a 2-naphthyl group. The alkyl group and the aryl group may have a substituent.

前記一般式(2)で表される高分子の具体例としては、下記(A-01)~(A-22)を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。

Figure 2022151688000006
Specific examples of the polymer represented by the general formula (2) include the following (A-01) to (A-22), but are not limited thereto.
Figure 2022151688000006

Figure 2022151688000007
Figure 2022151688000007

Figure 2022151688000008
Figure 2022151688000008

Figure 2022151688000009
前記一般式(3)中、R1~R5は、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、又はアリール基を表し、同一であっても異なっていてもよい。Xはカチオンを表す。R1及びR2、又はR2及びR3は、一緒になって環構造を形成していてもよい。
Figure 2022151688000009
In general formula (3), R1 to R5 represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, or an aryl group, and may be the same or different. X represents a cation. R1 and R2 or R2 and R3 may together form a ring structure.

前記ハロゲン原子としては、例えば、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられる。
前記アルキル基としては、例えば、炭素数1~6のアルキル基などが挙げられる。前記アルキル基は、ハロゲン原子で置換されていてもよい。
前記アルコキシ基としては、例えば、炭素数1~6のアルコキシ基などが挙げられる。
前記アリール基としては、例えば、フェニル基などが挙げられる。
Examples of the halogen atom include chlorine atom, bromine atom, and iodine atom.
Examples of the alkyl group include alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms. The alkyl group may be substituted with a halogen atom.
Examples of the alkoxy group include alkoxy groups having 1 to 6 carbon atoms.
Examples of the aryl group include a phenyl group.

カチオンとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルカリ金属カチオン、ホスホニウムカチオン、ヨードニウムカチオン、含窒素カチオン、スルホニウムカチオンなどが挙げられる。なお、ここでの含窒素カチオンとは、窒素原子上に陽電荷があるイオンを意味し、例えば、アンモニウムカチオン、ピリジニウムカチオン、イミダゾリウムカチオンなどが挙げられる。 The cation is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include alkali metal cations, phosphonium cations, iodonium cations, nitrogen-containing cations and sulfonium cations. Here, the nitrogen-containing cation means an ion having a positive charge on a nitrogen atom, and examples thereof include ammonium cation, pyridinium cation and imidazolium cation.

前記一般式(3)で示される化合物の具体例としては、下記(B-1)~(B-28)を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。 Specific examples of the compound represented by the general formula (3) include the following (B-1) to (B-28), but are not limited thereto.

Figure 2022151688000010
Figure 2022151688000010

Figure 2022151688000011
Figure 2022151688000011

Figure 2022151688000012
Figure 2022151688000012

Figure 2022151688000013
Figure 2022151688000013

Figure 2022151688000014
Figure 2022151688000014

前記ホール輸送層における、前記一般式(2)で表される繰り返し構造を有する高分子化合物(2)と、前記一般式(3)で表される化合物(3)との質量比率〔(2):(3)〕としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ホール移動の点から、1,000:1~1,000:500が好ましく、1,000:5~1,000:300がより好ましい。 Mass ratio of the polymer compound (2) having a repeating structure represented by the general formula (2) and the compound (3) represented by the general formula (3) in the hole transport layer [(2) :(3)] is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. ~1,000:300 is more preferred.

ホール輸送層は、例えば、他の固体のホール輸送性材料を更に含み、必要に応じてその他の材料を含む。
他の固体のホール輸送性材料(以下では、単に「ホール輸送性材料」と称することがある)としては、ホールを輸送できる性質を持つ材料であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、有機化合物を含有することが好ましい。
The hole-transporting layer may, for example, further contain other solid hole-transporting materials, and optionally other materials.
Other solid hole-transporting materials (hereinafter sometimes simply referred to as "hole-transporting materials") are not particularly limited as long as they have the property of transporting holes, and are appropriately selected according to the purpose. However, it preferably contains an organic compound.

ホール輸送性材料として有機化合物を用いる場合、ホール輸送層は、例えば、複数の種類の化合物を含有する。 When an organic compound is used as the hole-transporting material, the hole-transporting layer contains, for example, multiple types of compounds.

有機化合物としては、例えば、高分子材料が挙げられる。
ホール輸送層に用いる高分子材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリチオフェン化合物、ポリフェニレンビニレン化合物、ポリフルオレン化合物、ポリフェニレン化合物、ポリアリールアミン化合物、ポリチアジアゾール化合物などが挙げられる。
ポリチオフェン化合物としては、例えば、ポリ(3-n-ヘキシルチオフェン)、ポリ(3-n-オクチルオキシチオフェン)、ポリ(9,9’-ジオクチル-フルオレン-コ-ビチオフェン)、ポリ(3,3’’’-ジドデシル-クォーターチオフェン)、ポリ(3,6-ジオクチルチエノ[3,2-b]チオフェン)、ポリ(2,5-ビス(3-デシルチオフェン-2-イル)チエノ[3,2-b]チオフェン)、ポリ(3,4-ジデシルチオフェン-コ-チエノ[3,2-b]チオフェン)、ポリ(3,6-ジオクチルチエノ[3,2-b]チオフェン-コ-チエノ[3,2-b]チオフェン)、ポリ(3,6-ジオクチルチエノ[3,2-b]チオフェン-コ-チオフェン)、ポリ(3,6-ジオクチルチエノ[3,2-b]チオフェン-コ-ビチオフェン)などが挙げられる。
ポリフェニレンビニレン化合物としては、例えば、ポリ[2-メトキシ-5-(2-エチルヘキシルオキシ)-1,4-フェニレンビニレン]、ポリ[2-メトキシ-5-(3,7-ジメチルオクチルオキシ)-1,4-フェニレンビニレン]、ポリ[(2-メトキシ-5-(2-エチルフェキシルオキシ)-1,4-フェニレンビニレン)-コ-(4,4’-ビフェニレン-ビニレン)]などが挙げられる。
ポリフルオレン化合物としては、例えば、ポリ(9,9’-ジドデシルフルオレニル-2,7-ジイル)、ポリ[(9,9-ジオクチル-2,7-ジビニレンフルオレン)-alt-コ-(9,10-アントラセン)]、ポリ[(9,9-ジオクチル-2,7-ジビニレンフルオレン)-alt-コ-(4,4’-ビフェニレン)]、ポリ[(9,9-ジオクチル-2,7-ジビニレンフルオレン)-alt-コ-(2-メトキシ-5-(2-エチルヘキシルオキシ)-1,4-フェニレン)]、ポリ[(9,9-ジオクチル-2,7-ジイル)-コ-(1,4-(2,5-ジヘキシルオキシ)ベンゼン)]などが挙げられる。
ポリフェニレン化合物としては、例えば、ポリ[2,5-ジオクチルオキシ-1,4-フェニレン]、ポリ[2,5-ジ(2-エチルヘキシルオキシ-1,4-フェニレン]などが挙げられる。
ポリチアジアゾール化合物としては、例えば、ポリ[(9,9-ジオクチルフルオレニル-2,7-ジイル)-alt-コ-(1,4-ベンゾ(2,1’,3)チアジアゾール]、ポリ(3,4-ジデシルチオフェン-コ-(1,4-ベンゾ(2,1’,3)チアジアゾール)などが挙げられる。
Examples of organic compounds include polymeric materials.
The polymer material used for the hole transport layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. compound and the like.
Examples of polythiophene compounds include poly(3-n-hexylthiophene), poly(3-n-octyloxythiophene), poly(9,9'-dioctyl-fluorene-co-bithiophene), poly(3,3'''-didodecyl-quaterthiophene), poly(3,6-dioctylthieno[3,2-b]thiophene), poly(2,5-bis(3-decylthiophen-2-yl)thieno[3,2- b]thiophene), poly(3,4-didecylthiophene-co-thieno[3,2-b]thiophene), poly(3,6-dioctylthieno[3,2-b]thiophene-co-thieno[3 ,2-b]thiophene), poly(3,6-dioctylthieno[3,2-b]thiophene-co-thiophene), poly(3,6-dioctylthieno[3,2-b]thiophene-co-bithiophene) ) and the like.
Examples of polyphenylene vinylene compounds include poly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylene vinylene], poly[2-methoxy-5-(3,7-dimethyloctyloxy)-1 ,4-phenylenevinylene], poly[(2-methoxy-5-(2-ethylphexyloxy)-1,4-phenylenevinylene)-co-(4,4′-biphenylene-vinylene)], and the like. .
Examples of polyfluorene compounds include poly(9,9′-didodecylfluorenyl-2,7-diyl), poly[(9,9-dioctyl-2,7-divinylenefluorene)-alt-co- (9,10-anthracene)], poly[(9,9-dioctyl-2,7-divinylenefluorene)-alt-co-(4,4′-biphenylene)], poly[(9,9-dioctyl- 2,7-divinylenefluorene)-alt-co-(2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylene)], poly[(9,9-dioctyl-2,7-diyl) -co-(1,4-(2,5-dihexyloxy)benzene)] and the like.
Examples of polyphenylene compounds include poly[2,5-dioctyloxy-1,4-phenylene] and poly[2,5-di(2-ethylhexyloxy-1,4-phenylene].
Examples of polythiadiazole compounds include poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-alt-co-(1,4-benzo(2,1′,3)thiadiazole], poly( 3,4-didecylthiophene-co-(1,4-benzo(2,1′,3)thiadiazole) and the like.

ホール輸送層は、上記高分子化合物だけでなく低分子化合物単独あるいは低分子と高分子の混合物を含有してもよい。
低分子ホール輸送性材料としては特に化学構造に制限はなく、例えば、オキサジアゾール化合物、トリフェニルメタン化合物、ピラゾリン化合物、ヒドラゾン化合物、テトラアリールベンジジン化合物、スチルベン化合物、スピロビフルオレン化合物、チオフェンオリゴマーなどが挙げられる。オキサジアゾール化合物としては、例えば、特公昭34-5466号公報、特開昭56-123544号公報等に示されているオキサジアゾール化合物などが挙げられる。
トリフェニルメタン化合物としては、例えば、特公昭45-555号公報等に示されているトリフェニルメタン化合物などが挙げられる。
ピラゾリン化合物としては、例えば、特公昭52-4188号公報等に示されているピラゾリン化合物などが挙げられる。
ヒドラゾン化合物としては、例えば、特公昭55-42380号公報等に示されているヒドラゾン化合物などが挙げられる。
テトラアリールベンジジン化合物としては、例えば、特開昭54-58445号公報等に示されているテトラアリールベンジジン化合物などが挙げられる。
スチルベン化合物としては、例えば、特開昭58-65440号公報、特開昭60-98437号公報等に示されているスチルベン化合物などが挙げられる。
スピロビフルオレン化合としては、例えば、特開2007-115665号公報、特開2014-72327号公報、特開2001-257012号公報WO2004/063283号公報、WO2011/030450号公報、WO2011/45321号公報、WO2013/042699号公報、WO2013/121835号公報に示されているスピロビフルオレン化合物などが挙げられる。チオフェンオリゴマーとしては、例えば、特開平2-250881号公報、特開2013-033868号公報に示されているチオフェンオリゴマーなどが挙げられる。
これらの低分子ホール輸送性材料の中でも、スピロビフルオレン化合物が好ましく、下記一般式(5)で表されるスピロビフルオレン化合物がより好ましい。

Figure 2022151688000015
ただし、前記一般式(5)中、R3は、水素原子又はアルキル基を表す。 The hole-transporting layer may contain not only the above polymer compound but also a low-molecular-weight compound alone or a mixture of a low-molecular-weight compound and a high-molecular-weight compound.
The chemical structure of the low-molecular-weight hole-transporting material is not particularly limited. is mentioned. Examples of the oxadiazole compound include oxadiazole compounds disclosed in JP-B-34-5466, JP-A-56-123544, and the like.
Examples of triphenylmethane compounds include triphenylmethane compounds disclosed in JP-B-45-555.
Examples of pyrazoline compounds include pyrazoline compounds disclosed in JP-B-52-4188.
Examples of hydrazone compounds include hydrazone compounds disclosed in Japanese Patent Publication No. 55-42380.
Tetraarylbenzidine compounds include, for example, tetraarylbenzidine compounds disclosed in JP-A-54-58445.
The stilbene compounds include, for example, stilbene compounds disclosed in JP-A-58-65440 and JP-A-60-98437.
Examples of spirobifluorene compounds include, for example, JP-A-2007-115665, JP-A-2014-72327, JP-A-2001-257012, WO2004/063283, WO2011/030450, WO2011/45321, Examples thereof include spirobifluorene compounds disclosed in WO2013/042699 and WO2013/121835. Examples of thiophene oligomers include thiophene oligomers disclosed in JP-A-2-250881 and JP-A-2013-033868.
Among these low-molecular-weight hole-transporting materials, spirobifluorene compounds are preferred, and spirobifluorene compounds represented by the following general formula (5) are more preferred.
Figure 2022151688000015
However, in said general formula (5), R3 represents a hydrogen atom or an alkyl group.

高分子化合物と低分子化合物を混合する場合、それぞれのイオン化ポテンシャルの差が、0.2eV以下であることが好ましい。イオン化ポテンシャルとは分子から1個の電子を取り出すのに必要なエネルギーであり、電子ボルト(eV)の単位で表されるものである。イオン化ポテンシャルの測定方法に特に制限はないが、光電子分光法による測定が好ましい。 When a high-molecular compound and a low-molecular compound are mixed, the difference between their ionization potentials is preferably 0.2 eV or less. The ionization potential is the energy required to remove one electron from a molecule and is expressed in units of electron volts (eV). Although the method for measuring the ionization potential is not particularly limited, measurement by photoelectron spectroscopy is preferred.

ホール輸送層に含まれるその他の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、添加剤、酸化剤などが挙げられる。 Other materials contained in the hole transport layer are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include additives and oxidizing agents.

添加剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ヨウ素、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、ヨウ化セシウム、ヨウ化カルシウム、ヨウ化銅、ヨウ化鉄、ヨウ化銀等の金属ヨウ化物、ヨウ化テトラアルキルアンモニウム、ヨウ化ピリジニウム等の4級アンモニウム塩、臭化リチウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化セシウム、臭化カルシウム等の金属臭化物、臭化テトラアルキルアンモニウム、臭化ピリジニウム等の4級アンモニウム化合物の臭素塩、塩化銅、塩化銀等の金属塩化物、酢酸銅、酢酸銀、酢酸パラジウム等の酢酸金属塩、硫酸銅、硫酸亜鉛等の金属硫酸塩、フェロシアン酸塩-フェリシアン酸塩、フェロセン-フェリシニウムイオン等の金属錯体、ポリ硫化ナトリウム、アルキルチオール-アルキルジスルフィド等のイオウ化合物、ビオロゲン色素、ヒドロキノン等、ヨウ化1,2-ジメチル-3-n-プロピルイミダゾイニウム塩、ヨウ化1-メチル-3-n-ヘキシルイミダゾリニウム塩、1,2-ジメチル-3-エチルイミダゾリウムトリフロオロメタンスルホン酸塩、1-メチル-3-ブチルイミダゾリウムノナフルオロブチルスルホン酸塩、1-メチル-3-エチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメチル)スルホニルイミド等のInorg.Chem.35(1996)1168に記載のイオン液体、ピリジン、4-t-ブチルピリジン、ベンズイミダゾール等の塩基性化合物又はリチウムトリフルオロメタンスルホニルイミド、リチウムジイソプロピルイミド等のリチウム化合物などが挙げられる。 The additive is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. metal iodides such as iron iodide and silver iodide; quaternary ammonium salts such as tetraalkylammonium iodide and pyridinium iodide; Bromine salts of quaternary ammonium compounds such as metal bromides, tetraalkylammonium bromide and pyridinium bromide, metal chlorides such as copper chloride and silver chloride, metal acetate salts such as copper acetate, silver acetate and palladium acetate, copper sulfate, Metal sulfates such as zinc sulfate, metal complexes such as ferrocyanate-ferricinium ion, ferrocene-ferricinium ion, sulfur compounds such as sodium polysulfide, alkylthiol-alkyldisulfide, viologen dyes, hydroquinone, etc., iodide 1,2-dimethyl-3-n-propylimidazolinium salt, 1-methyl-3-n-hexylimidazolinium iodide salt, 1,2-dimethyl-3-ethylimidazolium trifluoromethanesulfonate, Inorg. Chem. 35 (1996) 1168, basic compounds such as pyridine, 4-t-butylpyridine and benzimidazole, and lithium compounds such as lithium trifluoromethanesulfonylimide and lithium diisopropylimide.

酸化剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ヘキサクロロアンチモン酸トリス(4-ブロモフェニル)アミニウム、ヘキサフルオロアンチモネート銀、ニトロソニウムテトラフルオボラート、硝酸銀、コバルト錯体などが挙げられる。なお、酸化剤により、ホール輸送性材料の全体が酸化される必要はなく、一部が酸化されていれば有効である。また、酸化剤は、反応後に系外に取り出しても、取り出さなくてもよい。
ホール輸送層が酸化剤を含むことにより、ホール輸送性材料の一部又は全部をラジカルカチオンにすることができるため、導電性が向上し、出力特性の耐久性や安定性を高めることが可能になる。
The oxidizing agent is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. , cobalt complexes, and the like. It should be noted that it is not necessary to oxidize the entire hole-transporting material with the oxidizing agent, and it is effective if it is partially oxidized. Moreover, the oxidizing agent may or may not be taken out of the system after the reaction.
By including an oxidizing agent in the hole-transporting layer, part or all of the hole-transporting material can be converted into radical cations, which improves the conductivity and increases the durability and stability of the output characteristics. Become.

ホール輸送層の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ペロブスカイト層上においては、0.01μm以上20μm以下が好ましく、0.1μm以上10μm以下がより好ましく、0.2μm以上2μm以下が更に好ましい。 The average thickness of the hole transport layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. , more preferably 0.2 μm or more and 2 μm or less.

ホール輸送層は、ペロブスカイト層の上に直接形成することができる。ホール輸送層の作製方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、真空蒸着等の真空中で薄膜を形成する方法、湿式製膜法などが挙げられる。これらの中でも、製造コストなどの点で、特に湿式製膜法が好ましく、ペロブスカイト層上に塗布する方法がより好ましい。
湿式製膜法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ディップ法、スプレー法、ワイヤーバー法、スピンコート法、ローラーコート法、ブレードコート法、グラビアコート法などが挙げられる。また、湿式印刷方法としては、例えば、凸版、オフセット、グラビア、凹版、ゴム版、スクリーン印刷などの方法を用いてもよい。
A hole transport layer can be formed directly on the perovskite layer. The method for producing the hole transport layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Among these, the wet film-forming method is particularly preferable, and the method of coating on the perovskite layer is more preferable in terms of manufacturing cost.
The wet film-forming method is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. etc. Moreover, as the wet printing method, for example, letterpress, offset, gravure, intaglio, rubber plate, screen printing, and the like may be used.

また、ホール輸送層は、例えば、超臨界流体又は臨界点より低い温度及び圧力の亜臨界流体中で製膜することにより作製してもよい。
超臨界流体とは、気体と液体が共存できる限界(臨界点)を超えた温度及び圧力領域において非凝集性高密度流体として存在し、圧縮しても凝集せず、臨界温度以上、かつ臨界圧力以上の状態である流体である流体を意味する。超臨界流体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、臨界温度が低いものが好ましい。
亜臨界流体としては、臨界点近傍の温度及び圧力領域において、高圧液体として存在する流体であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。超臨界流体として挙げられる流体は、亜臨界流体としても好適に使用することができる。
Alternatively, the hole transport layer may be produced, for example, by film formation in a supercritical fluid or a subcritical fluid at a temperature and pressure lower than the critical point.
A supercritical fluid exists as a non-aggregating high-density fluid in a temperature and pressure range that exceeds the limit (critical point) where gas and liquid can coexist, does not aggregate even when compressed, has a critical temperature or higher, and a critical pressure It means a fluid that is in the above state. The supercritical fluid is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but a fluid with a low critical temperature is preferred.
The subcritical fluid is not particularly limited as long as it exists as a high-pressure liquid in the temperature and pressure regions near the critical point, and can be appropriately selected according to the purpose. Fluids listed as supercritical fluids can also be suitably used as subcritical fluids.

超臨界流体としては、例えば、一酸化炭素、二酸化炭素、アンモニア、窒素、水、アルコール溶媒、炭化水素溶媒、ハロゲン溶媒、エーテル溶媒などが挙げられる。
アルコール溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、n-ブタノールなどが挙げられる。
炭化水素溶媒としては、例えば、エタン、プロパン、2,3-ジメチルブタン、ベンゼン、トルエンなどが挙げられる。ハロゲン溶媒としては、例えば、塩化メチレン、クロロトリフロロメタンなどが挙げられる。
エーテル溶媒としては、例えば、ジメチルエーテルなどが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、二酸化炭素が、臨界圧力7.3MPa、臨界温度31℃であることから、容易に超臨界状態をつくり出せるとともに、不燃性で取扱いが容易である点で好ましい。
Examples of supercritical fluids include carbon monoxide, carbon dioxide, ammonia, nitrogen, water, alcohol solvents, hydrocarbon solvents, halogen solvents, and ether solvents.
Examples of alcohol solvents include methanol, ethanol, n-butanol and the like.
Examples of hydrocarbon solvents include ethane, propane, 2,3-dimethylbutane, benzene, and toluene. Halogen solvents include, for example, methylene chloride and chlorotrifluoromethane.
Ether solvents include, for example, dimethyl ether.
These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
Among these, carbon dioxide is preferable because it has a critical pressure of 7.3 MPa and a critical temperature of 31° C., so that a supercritical state can be easily created, and it is nonflammable and easy to handle.

超臨界流体の臨界温度及び臨界圧力としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。超臨界流体の臨界温度としては、-273℃以上300℃以下が好ましく、0℃以上200℃以下がより好ましい。 The critical temperature and critical pressure of the supercritical fluid are not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. The critical temperature of the supercritical fluid is preferably −273° C. or higher and 300° C. or lower, more preferably 0° C. or higher and 200° C. or lower.

超臨界流体及び亜臨界流体に加え、有機溶媒やエントレーナーを併用することもできる。有機溶媒及びエントレーナーを添加することにより、超臨界流体中での溶解度の調整をより容易に行うことができる。
有機溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ケトン溶媒、エステル溶媒、エーテル溶媒、アミド溶媒、ハロゲン化炭化水素溶媒、炭化水素溶媒などが挙げられる。
ケトン溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどが挙げられる。
エステル溶媒としては、例えば、ギ酸エチル、酢酸エチル、酢酸n-ブチルなどが挙げられる。
エーテル溶媒としては、例えば、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、ジオキサンなどが挙げられる。
アミド溶媒としては、例えば、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドンなどが挙げられる。
ハロゲン化炭化水素溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、ブロモホルム、ヨウ化メチル、ジクロロエタン、トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロベンゼン、o-ジクロロベンゼン、フルオロベンゼン、ブロモベンゼン、ヨードベンゼン、1-クロロナフタレンなどが挙げられる。
炭化水素溶媒としては、例えば、n-ペンタン、n-ヘキサン、n-オクタン、1,5-ヘキサジエン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘキサジエン、ベンゼン、トルエン、o-キシレン、m-キシレン、p-キシレン、エチルベンゼン、クメンなどが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
In addition to supercritical fluids and subcritical fluids, organic solvents and entrainers can also be used in combination. By adding an organic solvent and an entrainer, it is possible to more easily adjust the solubility in the supercritical fluid.
The organic solvent is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include ketone solvents, ester solvents, ether solvents, amide solvents, halogenated hydrocarbon solvents, and hydrocarbon solvents.
Ketone solvents include, for example, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and the like.
Ester solvents include, for example, ethyl formate, ethyl acetate, n-butyl acetate and the like.
Ether solvents include, for example, diisopropyl ether, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolane, dioxane and the like.
Amide solvents include, for example, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone and the like.
Halogenated hydrocarbon solvents include, for example, dichloromethane, chloroform, bromoform, methyl iodide, dichloroethane, trichloroethane, trichloroethylene, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, fluorobenzene, bromobenzene, iodobenzene, 1-chloronaphthalene and the like. .
Examples of hydrocarbon solvents include n-pentane, n-hexane, n-octane, 1,5-hexadiene, cyclohexane, methylcyclohexane, cyclohexadiene, benzene, toluene, o-xylene, m-xylene, p-xylene, Examples include ethylbenzene and cumene.
These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

また、ペロブスカイト層上に、ホール輸送性材料を積層した後、プレス処理工程を施してもよい。プレス処理を施すことによって、ホール輸送性材料がペロブスカイト層とより密着するため、発電効率が改善できる場合がある。
プレス処理の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、IR(infrared spectroscopy)錠剤成形器に代表されるような平板を用いたプレス成形法、ローラー等を用いたロールプレス法などを挙げることができる。
プレス処理する際の圧力としては、10kgf/cm2以上が好ましく、30kgf/cm2以上がより好ましい。
プレス処理する時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1時間以下が好ましい。また、プレス処理時に熱を加えてもよい。
Moreover, after laminating the hole transporting material on the perovskite layer, the pressing process may be performed. The press treatment brings the hole-transporting material into closer contact with the perovskite layer, which may improve power generation efficiency.
The method of press treatment is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. IR (infrared spectroscopy) press molding method using a flat plate as typified by a tablet press, rollers, etc. A roll press method and the like can be mentioned.
The pressure during pressing is preferably 10 kgf/cm 2 or more, more preferably 30 kgf/cm 2 or more.
The time for the press treatment is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 1 hour or less. Also, heat may be applied during the press treatment.

プレス処理の際、プレス機と電極との間に離型剤を挟んでもよい。
離型剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリ四フッ化エチレン、ポリクロロ三フッ化エチレン、四フッ化エチレン六フッ化プロピレン共重合体、ペルフルオロアルコキシフッ化樹脂、ポリフッ化ビニリデン、エチレン四フッ化エチレン共重合体、エチレンクロロ三フッ化エチレン共重合体、ポリフッ化ビニル等のフッ素樹脂などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
During the press treatment, a release agent may be interposed between the press and the electrode.
The release agent is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Fluororesins such as fluorinated resins, polyvinylidene fluoride, ethylene tetrafluoroethylene copolymers, ethylene chlorotrifluoroethylene copolymers, polyvinyl fluoride, and the like. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

<金属酸化物を含む膜>
プレス処理工程を行った後、第2の電極を設ける前に、ホール輸送層と第2の電極との間に金属酸化物を含む膜を設けてもよい。
金属酸化物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化バナジウム、酸化ニッケルなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、酸化モリブデンが好ましい。
金属酸化物を含む膜をホール輸送層上に設ける方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スパッタリング、真空蒸着等の真空中で薄膜を形成する方法や湿式製膜法などが挙げられる。
<Film containing metal oxide>
A film containing a metal oxide may be provided between the hole transport layer and the second electrode after the press treatment step and before providing the second electrode.
The metal oxide is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include molybdenum oxide, tungsten oxide, vanadium oxide and nickel oxide. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Among these, molybdenum oxide is preferred.
The method of providing a film containing a metal oxide on the hole transport layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. A wet film-forming method and the like can be mentioned.

金属酸化物を含む膜を形成する際の湿式製膜法としては、金属酸化物の粉末又はゾルを分散したペーストを調製し、ホール輸送層上に塗布する方法が好ましい。
湿式製膜法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ディップ法、スプレー法、ワイヤーバー法、スピンコート法、ローラーコート法、ブレードコート法、グラビアコート法などが挙げられる。また、湿式印刷方法としては、例えば、凸版、オフセット、グラビア、凹版、ゴム版、スクリーン印刷などの方法を用いてもよい。
As a wet film-forming method for forming a film containing a metal oxide, a method of preparing a paste in which metal oxide powder or sol is dispersed and applying the paste onto the hole transport layer is preferred.
The wet film-forming method is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. etc. Moreover, as the wet printing method, for example, letterpress, offset, gravure, intaglio, rubber plate, screen printing, and the like may be used.

金属酸化物を含む膜の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.1nm以上50nm以下が好ましく、1nm以上10nm以下がより好ましい。 The average thickness of the film containing the metal oxide is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 0.1 nm or more and 50 nm or less, more preferably 1 nm or more and 10 nm or less.

<第2の電極>
第2の電極は、前記光電変換素子において、前記第1の電極、電子輸送層、ペロブスカイト層を隔てるように形成され、ホール輸送層上、又は金属酸化物の膜上に形成することが好ましい。前記第2の電極が、前記光電変換素子において、前記第1の電極、電子輸送層、ペロブスカイト層を隔てるように形成されることで、電子拡散を防止できる。また、第2の電極は、第1の電極と同様のものを用いることができる。
<Second electrode>
In the photoelectric conversion element, the second electrode is formed so as to separate the first electrode, the electron transport layer, and the perovskite layer, and is preferably formed on the hole transport layer or the metal oxide film. Electron diffusion can be prevented by forming the second electrode so as to separate the first electrode, the electron transport layer, and the perovskite layer in the photoelectric conversion element. Moreover, the same thing as a 1st electrode can be used for a 2nd electrode.

第2の電極としては、その形状、構造、大きさについては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
第2の電極の材質としては、例えば、金属、炭素化合物、導電性金属酸化物、導電性高分子などが挙げられる。
金属としては、例えば、白金、金、銀、銅、アルミニウムなどが挙げられる。
炭素化合物としては、例えば、グラファイト、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラフェンなどが挙げられる。
導電性金属酸化物としては、例えば、ITO、FTO、ATOなどが挙げられる。
導電性高分子としては、例えば、ポリチオフェン、ポリアニリンなどが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
The shape, structure, and size of the second electrode are not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose.
Examples of materials for the second electrode include metals, carbon compounds, conductive metal oxides, and conductive polymers.
Examples of metals include platinum, gold, silver, copper, and aluminum.
Carbon compounds include, for example, graphite, fullerene, carbon nanotubes, and graphene.
Examples of conductive metal oxides include ITO, FTO, and ATO.
Examples of conductive polymers include polythiophene and polyaniline.
These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

第2の電極は、用いられる材料の種類やホール輸送層の種類により、適宜ホール輸送層上に塗布、ラミネート、真空蒸着、CVD、貼り合わせなどの方法を用いることにより形成可能である。 The second electrode can be appropriately formed on the hole transport layer by using a method such as coating, lamination, vacuum deposition, CVD, or bonding, depending on the type of material used and the type of hole transport layer.

また、光電変換素子においては、第1の電極と第2の電極の少なくともいずれかは実質的に透明であることが好ましい。例えば、第1の電極を透明にして、入射光を第1の電極側から入射させることが好ましい。この場合、第2の電極には光を反射させる材料を使用することが好ましく、金属、導電性酸化物を蒸着したガラス、プラスチック、金属薄膜などが好ましく用いられる。また、入射光側の電極に反射防止層を設けることも有効な手段である。 Moreover, in the photoelectric conversion element, at least one of the first electrode and the second electrode is preferably substantially transparent. For example, it is preferable to make the first electrode transparent so that the incident light is incident from the first electrode side. In this case, it is preferable to use a material that reflects light for the second electrode, such as metal, glass deposited with a conductive oxide, plastic, or a metal thin film. It is also effective to provide an antireflection layer on the electrode on the incident light side.

<第2の基板>
本発明の太陽電池モジュールは、第2の基板を、光電変換素子を挟むように第1の基板と対向して配置することもできる。
基板としては、その形状、構造、大きさについては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
第2の基板の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ガラス、プラスチックフィルム、セラミックなどが挙げられる。
<Second substrate>
In the solar cell module of the present invention, the second substrate can also be arranged facing the first substrate so as to sandwich the photoelectric conversion element.
The shape, structure, and size of the substrate are not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose.
The material of the second substrate is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include glass, plastic film, and ceramics.

第2の基板と後述する封止部材との接合部には、密着性を上げるため、凹凸部を形成してもよい。
凹凸部の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、サンドブラスト法、ウオーターブラスト法、化学エッチング法、レーザー加工法、研磨紙を用いた方法などが挙げられる。
第2の基板と封止部材との密着性を上げる方法としては、例えば、第2の基板の表面の有機物を除去する方法でもよく、第2の基板の親水性を向上させる方法でもよい。第2の基板の表面の有機物を除去する手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、UVオゾン洗浄、酸素プラズマ処理などが挙げられる。
An uneven portion may be formed in the joint portion between the second substrate and a sealing member to be described later, in order to improve adhesion.
The method for forming the concave-convex portion is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. be done.
As a method of increasing the adhesion between the second substrate and the sealing member, for example, a method of removing organic substances on the surface of the second substrate or a method of improving the hydrophilicity of the second substrate may be used. The means for removing the organic substances on the surface of the second substrate is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include UV ozone cleaning and oxygen plasma treatment.

<封止部材>
封止部材は、第1の基板と第2の基板の間に配置され、光電変換素子を封止する。
封止部材の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アクリル樹脂の硬化物、エポキシ樹脂の硬化物などが挙げられる。
アクリル樹脂の硬化物は、分子内にアクリル基を有するモノマーあるいはオリゴマーが硬化したものであれば、公知のいずれの材料でも使用することが可能である。
エポキシ樹脂の硬化物は、分子内にエポキシ基を有するモノマーあるいはオリゴマーが硬化したものであれば、公知のいずれの材料でも使用することが可能である。
<Sealing member>
The sealing member is arranged between the first substrate and the second substrate to seal the photoelectric conversion element.
The material of the sealing member is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include cured acrylic resins and cured epoxy resins.
As the cured acrylic resin, any known material can be used as long as it is a cured monomer or oligomer having an acrylic group in the molecule.
As the cured epoxy resin, any known material can be used as long as it is a cured monomer or oligomer having an epoxy group in the molecule.

アクリル樹脂としては、例えば、水分散系、無溶剤系、固体系、加熱硬化型、硬化剤混合型、紫外線硬化型などが挙げられる。これらの中でも熱硬化型及び紫外線硬化型が好ましく、紫外線硬化型がより好ましい。なお、紫外線硬化型であっても、加熱を行うことは可能であり、紫外線硬化した後であっても加熱を行うことが好ましい。 Examples of acrylic resins include water-dispersed, solventless, solid, heat-curable, curing agent-mixed, and ultraviolet-curable. Among these, the thermosetting type and the ultraviolet curable type are preferred, and the ultraviolet curable type is more preferred. It should be noted that even if it is an ultraviolet curing type, it is possible to heat, and it is preferable to heat even after ultraviolet curing.

エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ノボラック型、環状脂肪族型、長鎖脂肪族型、グリシジルアミン型、グリシジルエーテル型、グリシジルエステル型などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 Examples of epoxy resins include bisphenol A type, bisphenol F type, novolac type, cyclic aliphatic type, long chain aliphatic type, glycidylamine type, glycidyl ether type, glycidyl ester type, and the like. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

エポキシ樹脂には、必要に応じて硬化剤や各種添加剤を混合することが好ましい。 It is preferable to mix a curing agent and various additives with the epoxy resin as necessary.

硬化剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、アミン系、酸無水物系、ポリアミド系、その他の硬化剤などに分類される。
アミン系硬化剤としては、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどの脂肪族ポリアミン、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン等の芳香族ポリアミンなどが挙げられる。
酸無水物系硬化剤としては、例えば、無水フタル酸、テトラ及びヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、無水ピロメリット酸、無水ヘット酸、ドデセニル無水コハク酸などが挙げられる。
その他の硬化剤としては、例えば、イミダゾール類、ポリメルカプタンなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
The curing agent is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose.
Examples of amine curing agents include aliphatic polyamines such as diethylenetriamine and triethylenetetramine, and aromatic polyamines such as metaphenylenediamine, diaminodiphenylmethane and diaminodiphenylsulfone.
Acid anhydride-based curing agents include, for example, phthalic anhydride, tetra- and hexahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, methylnadic anhydride, pyromellitic anhydride, hetic anhydride, and dodecenylsuccinic anhydride. .
Other curing agents include, for example, imidazoles and polymercaptans. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

添加剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、充填材(フィラー)、ギャップ剤、重合開始剤、乾燥剤(吸湿剤)、硬化促進剤、カップリング剤、可とう化剤、着色剤、難燃助剤、酸化防止剤、有機溶剤などが挙げられる。これらの中でも、充填材、ギャップ剤、硬化促進剤、重合開始剤、乾燥剤(吸湿剤)が好ましく、充填材及び重合開始剤がより好ましい。 The additive is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. , plasticizers, coloring agents, flame retardant aids, antioxidants, organic solvents, and the like. Among these, fillers, gap agents, curing accelerators, polymerization initiators, and desiccants (hygroscopic agents) are preferred, and fillers and polymerization initiators are more preferred.

添加剤として充填材を含むことにより、水分や酸素の浸入を抑制し、さらには硬化時の体積収縮の低減、硬化時あるいは加熱時のアウトガス量の低減、機械的強度の向上、熱伝導性や流動性の制御などの効果を得ることができる。そのため、添加剤として充填材を含むことは、様々な環境で安定した出力を維持する上で非常に有効である。 By including a filler as an additive, it suppresses the infiltration of moisture and oxygen, further reduces volume shrinkage during curing, reduces outgassing during curing or heating, improves mechanical strength, improves thermal conductivity, Effects such as fluidity control can be obtained. Therefore, including a filler as an additive is very effective in maintaining stable output in various environments.

また、光電変換素子の出力特性やその耐久性に関しては、侵入する水分や酸素の影響だけでなく、封止部材の硬化時あるいは加熱時に発生するアウトガスの影響が無視できない。特に、加熱時に発生するアウトガスの影響は、高温環境保管における出力特性に大きな影響を及ぼす。
封止部材に充填材やギャップ剤、乾燥剤を含有させることにより、これら自身が水分や酸素の浸入を抑制できるほか、封止部材の使用量を低減できることにより、アウトガスを低減させる効果を得ることができる。封止部材に充填材やギャップ剤、乾燥剤を含有させることは、硬化時だけでなく、光電変換素子を高温環境で保存する際にも有効である。
Further, regarding the output characteristics and durability of the photoelectric conversion element, not only the effects of intruding moisture and oxygen, but also the effects of outgassing generated during curing or heating of the sealing member cannot be ignored. In particular, the influence of outgassing generated during heating has a great influence on the output characteristics in high-temperature environment storage.
By including a filler, a gap agent, and a desiccant in the sealing member, these themselves can suppress the infiltration of moisture and oxygen, and the amount of the sealing member used can be reduced, thereby obtaining the effect of reducing outgassing. can be done. Including a filler, a gap agent, and a desiccant in the sealing member is effective not only during curing but also during storage of the photoelectric conversion element in a high-temperature environment.

充填材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、結晶性あるいは不定形のシリカ、タルク、アルミナ、窒化アルミ、窒化珪素、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム等の無機系充填材などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
充填材の平均一次粒径は、0.1μm以上10μmが好ましく、1μm以上5μm以下がより好ましい。充填材の平均一次粒径が上記の好ましい範囲内であると、水分や酸素の侵入を抑制する効果を十分に得ることができ、粘度が適正となり、基板との密着性や脱泡性が向上し、封止部の幅の制御や作業性に対しても有効である。
充填材の含有量としては、封止部材全体(100質量部)に対し、10質量部以上90質量部以下が好ましく、20質量部以上70質量部以下がより好ましい。充填材の含有量が上記の好ましい範囲内であることにより、水分や酸素の浸入抑制効果が十分に得られ、粘度も適正となり、密着性や作業性も良好となる。
The filler is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. fillers and the like. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
The average primary particle size of the filler is preferably 0.1 μm or more and 10 μm, more preferably 1 μm or more and 5 μm or less. When the average primary particle diameter of the filler is within the above preferable range, the effect of suppressing penetration of moisture and oxygen can be sufficiently obtained, the viscosity becomes appropriate, and the adhesion to the substrate and defoaming properties are improved. It is also effective for controlling the width of the sealing portion and for workability.
The content of the filler is preferably 10 parts by mass or more and 90 parts by mass or less, more preferably 20 parts by mass or more and 70 parts by mass or less, relative to the entire sealing member (100 parts by mass). When the content of the filler is within the above preferable range, the effect of suppressing penetration of moisture and oxygen is sufficiently obtained, the viscosity becomes appropriate, and the adhesion and workability become good.

ギャップ剤は、ギャップ制御剤あるいはスペーサー剤とも称される。添加剤としてギャップ材を含むことにより、封止部のギャップを制御することが可能になる。例えば、第1の基板又は第1の電極の上に、封止部材を付与し、その上に第2の基板を載せて封止を行う場合、封止部材がギャップ剤を混合していることにより、封止部のギャップがギャップ剤のサイズに揃うため、容易に封止部のギャップを制御することができる。
ギャップ剤としては、粒状でかつ粒径が均一であり、耐溶剤性や耐熱性が高いものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。ギャップ剤としては、エポキシ樹脂と親和性が高く、粒子形状が球形であるものが好ましい。具体的には、ガラスビーズ、シリカ微粒子、有機樹脂微粒子などが好ましい。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ギャップ剤の粒径としては、設定する封止部のギャップに合わせて選択可能であるが、1μm以上100μm以下が好ましく、5μm以上50μm以下がより好ましい。
Gap agents are also called gap control agents or spacer agents. By including the gap material as an additive, it becomes possible to control the gap of the seal. For example, when a sealing member is provided on the first substrate or the first electrode, and the second substrate is placed thereon for sealing, the sealing member must be mixed with a gap agent. As a result, the gap of the sealing portion is aligned with the size of the gap agent, so that the gap of the sealing portion can be easily controlled.
The gap agent is not particularly limited as long as it is granular, has a uniform particle size, and has high solvent resistance and heat resistance, and can be appropriately selected according to the purpose. The gap agent preferably has a high affinity with the epoxy resin and has a spherical particle shape. Specifically, glass beads, silica fine particles, organic resin fine particles and the like are preferable. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
The particle diameter of the gap agent can be selected according to the gap of the sealing portion to be set, but is preferably 1 μm or more and 100 μm or less, more preferably 5 μm or more and 50 μm or less.

重合開始剤としては、熱や光を用いて重合を開始させるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、熱重合開始剤、光重合開始剤などが挙げられる。 The polymerization initiator is not particularly limited as long as it initiates polymerization using heat or light, and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples include thermal polymerization initiators and photopolymerization initiators. be done.

熱重合開始剤は、加熱によってラジカルやカチオンなどの活性種を発生する化合物であり、例えば、2,2’-アゾビスブチロニトリル(AIBN)のようなアゾ化合物や、過酸化ベンゾイル(BPO)などの過酸化物などが挙げられる。熱カチオン重合開始剤としては、ベンゼンスルホン酸エステルやアルキルスルホニウム塩等が用いられる。
一方、光重合開始剤は、エポキシ樹脂の場合光カチオン重合開始剤が好ましく用いられる。エポキシ樹脂に光カチオン重合開始剤を混合し、光照射を行うと光カチオン重合開始剤が分解して、酸を発生し、酸がエポキシ樹脂の重合を引き起こし、硬化反応が進行する。光カチオン重合開始剤は、硬化時の体積収縮が少なく、酸素阻害を受けず、貯蔵安定性が高いといった効果を有する。
A thermal polymerization initiator is a compound that generates active species such as radicals and cations by heating. and peroxides such as A benzenesulfonic acid ester, an alkylsulfonium salt, or the like is used as the thermal cationic polymerization initiator.
On the other hand, as the photopolymerization initiator, a photocationic polymerization initiator is preferably used in the case of an epoxy resin. When a cationic photopolymerization initiator is mixed with an epoxy resin and irradiated with light, the cationic photopolymerization initiator decomposes to generate an acid, which causes polymerization of the epoxy resin and a curing reaction proceeds. A photocationic polymerization initiator has effects such as little volume shrinkage during curing, no oxygen inhibition, and high storage stability.

光カチオン重合開始剤としては、例えば、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩、メタセロン化合物、シラノール・アルミニウム錯体などが挙げられる。
また、重合開始剤として、光を照射することにより酸を発生する機能を有する光酸発生剤も使用できる。光酸発生剤は、カチオン重合を開始する酸として作用し、例えば、カチオン部とアニオン部からなるイオン性のスルホニウム塩系やヨードニウム塩系などのオニウム塩などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
Examples of photocationic polymerization initiators include aromatic diazonium salts, aromatic iodonium salts, aromatic sulfonium salts, metacelone compounds, and silanol/aluminum complexes.
A photoacid generator having a function of generating an acid upon irradiation with light can also be used as the polymerization initiator. The photoacid generator acts as an acid that initiates cationic polymerization, and includes, for example, ionic sulfonium salt-based and iodonium salt-based onium salts composed of a cation portion and an anion portion. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

重合開始剤の添加量としては、使用する材料によって異なる場合があるが、封止部材全体(100質量部)に対し、0.5質量部以上10質量部以下が好ましく、1質量部以上5質量部以下がより好ましい。添加量が上記の好ましい範囲内であることにより、硬化が適正に進み、未硬化物の残存を低減することができ、またアウトガスが過剰になるのを防止できる。 The amount of the polymerization initiator added may vary depending on the material used, but is preferably 0.5 parts by mass or more and 10 parts by mass or less, and 1 part by mass or more and 5 parts by mass with respect to the entire sealing member (100 parts by mass). Part or less is more preferable. By setting the amount to be added within the above preferred range, curing proceeds appropriately, the amount of uncured material remaining can be reduced, and excessive outgassing can be prevented.

乾燥剤は、吸湿剤とも称され、水分を物理的あるいは化学的に吸着、吸湿する機能を有する材料であり、封止部材に含有させることにより、耐湿性を更に高め、アウトガスの影響を低減できる。
乾燥剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、粒子状であるものが好ましく、例えば、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、塩化カルシウム、シリカゲル、モレキュラーシーブ、ゼオライトなどの無機吸水材料が挙げられる。これらの中でも、吸湿量が多いゼオライトが好ましい。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
A desiccant, also called a hygroscopic agent, is a material that has the function of physically or chemically adsorbing and absorbing moisture, and by including it in the sealing member, it is possible to further increase moisture resistance and reduce the effects of outgassing. .
The desiccant is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably particulate, such as calcium oxide, barium oxide, magnesium oxide, magnesium sulfate, sodium sulfate, calcium chloride, Examples include inorganic water-absorbing materials such as silica gel, molecular sieves, and zeolites. Among these, zeolites with high moisture absorption are preferred. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

硬化促進剤は、硬化触媒とも称され、硬化速度を速める材料であり、主に熱硬化型のエポキシ樹脂に用いられる。
硬化促進剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、DBU(1,8-ジアザビシクロ(5,4,0)-ウンデセン-7)やDBN(1,5-ジアザビシクロ(4,3,0)-ノネン-5)等の三級アミンあるいは三級アミン塩、1-シアノエチル-2-エチル-4-メチルイミダゾールや2-エチル-4-メチルイミダゾール等のイミダゾール系、トリフェニルホスフィンやテトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート等のホスフィンあるいはホスホニウム塩などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
A curing accelerator, also called a curing catalyst, is a material that increases the curing rate and is mainly used for thermosetting epoxy resins.
The curing accelerator is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. tertiary amines or tertiary amine salts such as diazabicyclo(4,3,0)-nonene-5), imidazoles such as 1-cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazole and 2-ethyl-4-methylimidazole, Phosphines such as triphenylphosphine and tetraphenylphosphonium/tetraphenylborate, and phosphonium salts are included. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

カップリング剤は、分子結合力を高める効果を有する材料であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シランカップリング剤などが挙げられ、より具体的には、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、N-フェニル-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(2-アミノエチル)3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-(2-アミノエチル)3-アミノプロピルメチルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、N-(2-(ビニルベンジルアミノ)エチル)3-アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 The coupling agent is not particularly limited as long as it is a material that has the effect of increasing molecular bonding strength, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include silane coupling agents, and more specifically, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, N-phenyl-γ -aminopropyltrimethoxysilane, N-(2-aminoethyl)3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-(2-aminoethyl)3-aminopropylmethyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3- Silane coupling agents such as mercaptopropyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, N-(2-(vinylbenzylamino)ethyl)3-aminopropyltrimethoxysilane hydrochloride, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, and the like. be done. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

また、封止部材としては、封止材、シール材、又は接着剤などとして市販されているエポキシ樹脂組成物が知られており、本発明においても有効に使用することができる。中でも、太陽電池や有機EL素子用途向けに開発、市販されているエポキシ樹脂組成物もあり、本発明において特に有効に使用できる。市販されているエポキシ樹脂組成物としては、例えば、TB3118、TB3114、TB3124、TB3125F(スリーボンド社製)、WorldRock5910、WorldRock5920、WorldRock8723(協立化学社製)、WB90US(P)(モレスコ社製)等が挙げられる。 Epoxy resin compositions commercially available as sealing materials, sealing materials, adhesives, or the like are known as sealing members, and can be effectively used in the present invention. Among others, there are epoxy resin compositions developed and marketed for use in solar cells and organic EL devices, which can be used particularly effectively in the present invention. Commercially available epoxy resin compositions include, for example, TB3118, TB3114, TB3124, TB3125F (manufactured by ThreeBond Co., Ltd.), WorldRock5910, WorldRock5920, WorldRock8723 (manufactured by Kyoritsu Chemical Co., Ltd.), WB90US (P) (manufactured by Moresco Co., Ltd.), and the like. mentioned.

本発明においては、封止部材として、シート状封止材を用いることができる。
シート状封止材とは、シート上に予めエポキシ樹脂層を形成したもので、シートにはガラスやガスバリア性の高いフィルム等が用いられる。シート状封止材を、第2の基板上に貼り付け、その後硬化させることにより、封止部材及び第2の基板を一度に形成することができる。シート上に形成するエポキシ樹脂層の形成パターンにより、中空部を設けた構造にすることもできる。
In the present invention, a sheet-like sealing material can be used as the sealing member.
The sheet-like sealing material is a sheet on which an epoxy resin layer is formed in advance, and the sheet is made of glass, a film having a high gas barrier property, or the like. The sealing member and the second substrate can be formed at once by attaching the sheet-like sealing material to the second substrate and then curing the same. It is also possible to have a structure with a hollow portion depending on the formation pattern of the epoxy resin layer formed on the sheet.

封止部材の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ディスペンス法、ワイヤーバー法、スピンコート法、ローラーコート法、ブレードコート法、グラビアコート法などが挙げられる。また、封止部材の形成方法としては、例えば、凸版、オフセット、グラビア、凹版、ゴム版、スクリーン印刷などの方法を用いてもよい。
更に、封止部材と第2の電極との間にパッシベーション層を設けてもよい。パッシベーション層としては、封止部材が第2の電極に接しないように配置されていれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、酸化アルミニウム、窒化シリコン、酸化シリコンなどが挙げられる。
The method for forming the sealing member is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. is mentioned. As a method for forming the sealing member, for example, letterpress, offset, gravure, intaglio, rubber plate, screen printing, or the like may be used.
Furthermore, a passivation layer may be provided between the sealing member and the second electrode. The passivation layer is not particularly limited as long as it is arranged so that the sealing member is not in contact with the second electrode, and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples include aluminum oxide, silicon nitride, and silicon oxide. is mentioned.

<その他の部材>
その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
<Other parts>
Other members are not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose.

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための一実施形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 An embodiment for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. In each drawing, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted.

<太陽電池モジュールの構成>
図10は、本発明の太陽電池モジュールにおける断面構造の一例を示す断面図である。図10に示すように、太陽電池モジュール100は、光電変換素子11aと光電変換素子11bとを有する。光電変換素子11aと光電変換素子11bは、ぞれぞれ、第1の電極2、緻密層3、多孔質な電子輸送層(多孔質層)4、ペロブスカイト層5、ホール輸送層6、第2の電極7を有する光電変換素子を、第1の基板1上に有する。光電変換素子11aと光電変換素子11bは隣接しており、第1の電極は互いに電気的に接続され、電子輸送層、ペロブスカイト層、及びホール輸送層は空隙により隔てられている。また、光電変換素子11aと光電変換素子11bの少なくとも一方において、第1の電極2、緻密層3、多孔質層4、ペロブスカイト層5は、ホール輸送層6により隔てられている。
第1の電極2、緻密層3、多孔質層4、及びペロブスカイト層5は、ホール輸送層6により隔てられていることにより、太陽電池モジュール100は、拡散による電子の再結合が少なくなっているため、長時間にわたって高照度光に晒された後においても、発電効率を維持することが可能である。なお、第1の電極2及び第2の電極7は、電極取出し端子まで導通する経路を有している。
さらに、太陽電池モジュール100には、第2の基板10が上記の光電変換素子を挟むように第1の基板1と対向して配置され、封止部材9が第1の基板1と第2の基板10の間に配置される。
光電変換素子11a及び光電変換素子11bにおいて、前記第1の電極は、互いに電気的に接続され、前記電子輸送層、前記ペロブスカイト層及び前記ホール輸送層は、空隙により隔てられている。空隙は、気体に満ちていてもよく、真空であってもよい。
空隙の幅は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.03mm以上1mm以下が好ましく、0.05mm以上0.2mm以下がより好ましい。
<Structure of solar cell module>
FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of the cross-sectional structure of the solar cell module of the present invention. As shown in FIG. 10, the solar cell module 100 has a photoelectric conversion element 11a and a photoelectric conversion element 11b. Each of the photoelectric conversion elements 11a and 11b includes a first electrode 2, a dense layer 3, a porous electron transport layer (porous layer) 4, a perovskite layer 5, a hole transport layer 6, a second on a first substrate 1, a photoelectric conversion element having an electrode 7 of The photoelectric conversion elements 11a and 11b are adjacent to each other, the first electrodes are electrically connected to each other, and the electron transport layer, the perovskite layer, and the hole transport layer are separated by a gap. In at least one of photoelectric conversion elements 11 a and 11 b , first electrode 2 , dense layer 3 , porous layer 4 and perovskite layer 5 are separated by hole transport layer 6 .
Since the first electrode 2, the dense layer 3, the porous layer 4, and the perovskite layer 5 are separated by the hole transport layer 6, the solar cell module 100 has less recombination of electrons due to diffusion. Therefore, it is possible to maintain power generation efficiency even after being exposed to high-intensity light for a long time. In addition, the first electrode 2 and the second electrode 7 have a conductive path to an electrode extraction terminal.
Further, in the solar cell module 100, the second substrate 10 is arranged to face the first substrate 1 so as to sandwich the photoelectric conversion element, and the sealing member 9 is provided between the first substrate 1 and the second substrate. It is arranged between the substrates 10 .
In the photoelectric conversion elements 11a and 11b, the first electrodes are electrically connected to each other, and the electron transport layer, the perovskite layer and the hole transport layer are separated by a gap. The void may be filled with gas or may be a vacuum.
The width of the gap is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose, but is preferably 0.03 mm or more and 1 mm or less, more preferably 0.05 mm or more and 0.2 mm or less.

太陽電池モジュール100の光電変換素子は、第1の基板1と封止部材9と第2の基板10により封止されている。そのため、第2の電極7と第2の基板10との間に存在する中空部における水分量や酸素濃度を制御することが可能である。太陽電池モジュール100の中空部の水分量や酸素濃度を制御することにより、発電性能や耐久性を向上できる。すなわち、太陽電池モジュールが、光電変換素子を挟むように第1の基板と対向して配置される第2の基板と、第1の基板と第2の基板の間に配置され、光電変換素子を封止する封止部材とを更に有することにより、中空部の水分量や酸素濃度を制御ことができるため、発電性能や耐久性を向上できる。
なお、中空部内の酸素濃度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0%以上21%以下が好ましく、0.05%以上10%以下がより好ましく、0.1%以上5%以下が更に好ましい。
Photoelectric conversion elements of solar cell module 100 are sealed by first substrate 1 , sealing member 9 and second substrate 10 . Therefore, it is possible to control the water content and oxygen concentration in the hollow portion existing between the second electrode 7 and the second substrate 10 . By controlling the moisture content and oxygen concentration in the hollow portion of the solar cell module 100, power generation performance and durability can be improved. That is, the solar cell module is arranged between a second substrate facing the first substrate so as to sandwich the photoelectric conversion element, and between the first substrate and the second substrate. By further including a sealing member for sealing, the water content and oxygen concentration in the hollow portion can be controlled, so that power generation performance and durability can be improved.
The oxygen concentration in the hollow portion is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. More preferably 1% or more and 5% or less.

また、太陽電池モジュール100においては、第2の電極7と第2の基板10が接触していないため、第2の電極7の剥離や破壊を防止することができる。 Moreover, in the solar cell module 100, since the second electrode 7 and the second substrate 10 are not in contact with each other, it is possible to prevent the second electrode 7 from being peeled off or broken.

太陽電池モジュール100は、光電変換素子11aと光電変換素子11bとが電気的に接続されている。具体的には、太陽電池モジュール100は、高電子変換素子11aと高電子変換素子11bとを電気的に接続する貫通部8を有する。前記貫通部8は、図5に示すように円形状に複数形成しても良いし(以下、貫通孔と称することがある)、光電変換素子の一方向の全域にわたってライン状に形成しても良い。
前記貫通部8を形成した後に第2の電極を形成することにより、第2の電極の材料が前記貫通部8の側面に形成され、隣接する光電変換素子同士を電気的に接続させることが可能になる。なお、貫通部8の側面に形成される導電性材料としては、第2の電極の材料とは異なる材料を使用することも可能である。
このように、太陽電池モジュール100においては、光電変換素子11aの第2の電極7と光電変換素子11bの第1の電極2とが、ホール輸送層6を貫通する貫通部8によって電気的に接続されることにより、光電変換素子11aと光電変換素子11bとが、直列に接続されている。複数の光電変換素子を並列に接続さえることも可能であるが、複数の光電変換素子が直列に接続されることにより、太陽電池モジュールの開放電圧を大きくすることができる。
In the solar cell module 100, the photoelectric conversion elements 11a and 11b are electrically connected. Specifically, the solar cell module 100 has a penetrating portion 8 that electrically connects the high electron conversion element 11a and the high electron conversion element 11b. A plurality of the through-holes 8 may be formed in a circular shape as shown in FIG. good.
By forming the second electrode after forming the penetrating portion 8, the material of the second electrode is formed on the side surface of the penetrating portion 8, making it possible to electrically connect adjacent photoelectric conversion elements. become. As the conductive material formed on the side surface of the penetrating portion 8, it is possible to use a material different from the material of the second electrode.
As described above, in the solar cell module 100, the second electrode 7 of the photoelectric conversion element 11a and the first electrode 2 of the photoelectric conversion element 11b are electrically connected by the penetrating portion 8 penetrating the hole transport layer 6. By being connected, the photoelectric conversion element 11a and the photoelectric conversion element 11b are connected in series. Although it is possible to connect a plurality of photoelectric conversion elements in parallel, the open-circuit voltage of the solar cell module can be increased by connecting the plurality of photoelectric conversion elements in series.

なお、貫通部8については、第1の電極2を貫通し、第1の基板1まで達していてもよいし、第1の電極2の内部で加工をやめ、第1の基板1にまで達していなくてもよい。貫通部8の形状を第1の電極2を貫通し、第1の基板1まで到達する微細孔とする場合、貫通部8の面積に対して微細孔の開口面積合計が大きくなりすぎると、第1の電極2の膜断面積が減少することで抵抗値が増大してしまい、光電変換効率の低下を引き起こす場合がある。そのため、貫通部8の面積に対する微細孔の開口面積合計の比率は、5/100以上60/100以下であることが好ましい。 The penetrating portion 8 may penetrate the first electrode 2 and reach the first substrate 1 , or may stop processing inside the first electrode 2 and reach the first substrate 1 . It doesn't have to be. When the shape of the penetrating portion 8 is a fine hole that penetrates the first electrode 2 and reaches the first substrate 1, if the total opening area of the fine holes becomes too large with respect to the area of the penetrating portion 8, the A decrease in the film cross-sectional area of the electrode 2 of 1 increases the resistance value, which may cause a decrease in the photoelectric conversion efficiency. Therefore, the ratio of the total opening area of the fine holes to the area of the penetrating portion 8 is preferably 5/100 or more and 60/100 or less.

また、貫通部の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、サンドブラスト法、ウオーターブラスト法、化学エッチング法、レーザー加工法、研磨紙を用いた方法などが挙げられる。これらの中でも、貫通部8をサンドやエッチング、レジスト等を使うことなく形成でき、これにより清浄に再現性よく加工することができるため、レーザー加工法が好ましい。また、レーザー加工法が好ましい理由としては、貫通部8を形成するとき、緻密層3、多孔質な電子輸送層(多孔質層)4、ペロブスカイト層5、ホール輸送層6、第2の電極7のうち少なくとも一つを、レーザー加工法による衝撃剥離によって除去することが可能になることも挙げられる。これにより、積層時にマスクを設ける必要がなく、また、光電変換素子を形成する材料の除去と貫通部の形成とを、まとめて簡易に行うことができる。 The method for forming the penetrating portion is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose. is mentioned. Among these, the laser processing method is preferable because the through portion 8 can be formed without using sand, etching, resist, or the like, and can be processed cleanly and with good reproducibility. The reason why the laser processing method is preferable is that the dense layer 3, the porous electron transport layer (porous layer) 4, the perovskite layer 5, the hole transport layer 6, and the second electrode 7 are formed when the through portion 8 is formed. At least one of them can be removed by impact peeling using a laser processing method. As a result, there is no need to provide a mask during lamination, and the removal of the material forming the photoelectric conversion element and the formation of the penetrating portion can be performed collectively and easily.

光電変換素子11aと光電変換素子11bの少なくとも一方において、第1の電極2、緻密層3、多孔質層4、及びペロブスカイト層5は、ホール輸送層6により隔てられている。隔てられている幅としては、50μm以上であることが好ましい。
光電変換素子11aと光電変換素子11bがホール輸送層により隔てられおり、ホール輸送層の正孔拡散の影響を受けると、光電変換素子11aと光電変換素子11bとが、電荷リークする。このため、長時間にわたって高照度光に晒された後においても、発電効率を維持することが困難となる。すなわち、ホール輸送層により隔てられている光電変換素子間が、50μm以上であることにより、長時間にわたって高照度光に晒された後においても、発電効率を維持することが可能である。
In at least one of photoelectric conversion element 11a and photoelectric conversion element 11b, first electrode 2, dense layer 3, porous layer 4, and perovskite layer 5 are separated by hole transport layer 6. FIG. The width of separation is preferably 50 μm or more.
The photoelectric conversion elements 11a and 11b are separated by the hole transport layer, and charge leaks from the photoelectric conversion elements 11a and 11b under the influence of hole diffusion in the hole transport layer. Therefore, it becomes difficult to maintain power generation efficiency even after being exposed to high-intensity light for a long time. That is, when the distance between the photoelectric conversion elements separated by the hole transport layer is 50 μm or more, it is possible to maintain power generation efficiency even after being exposed to high-intensity light for a long time.

本発明の太陽電池モジュールは、発生した電流を制御する回路基盤等と組み合わせることにより電源装置に応用できる。電源装置を利用している機器類として、例えば、電子卓上計算機や腕時計が挙げられる。また、携帯電話、電子手帳、電子ペーパー等に本発明の光電変換素子を有する電源装置を適用することもできる。また、充電式や乾電池式の電気器具の連続使用時間を長くするための補助電源、2次電池などと組み合わせることにより夜間等でも利用できる電源などとしても、本発明の光電変換素子を有する電源装置を用いることができる。さらに、電池交換や電源配線等が不要な自立型電源として、IoTデバイスや人工衛星などに用いることもできる。 The solar cell module of the present invention can be applied to a power supply device by combining it with a circuit board or the like that controls the generated current. Devices that use power supply devices include, for example, electronic desk calculators and wristwatches. Moreover, the power supply device having the photoelectric conversion element of the present invention can also be applied to mobile phones, electronic notebooks, electronic paper, and the like. A power source device having the photoelectric conversion element of the present invention can also be used as an auxiliary power source for extending the continuous use time of electric appliances of a rechargeable or dry battery type, or as a power source that can be used even at night by combining with a secondary battery or the like. can be used. Furthermore, it can also be used for IoT devices, artificial satellites, etc. as a self-sustaining power supply that does not require battery replacement or power supply wiring.

以下、本発明を実施例及び比較例を挙げて説明する。なお、本発明はここに例示される実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will now be described with reference to examples and comparative examples. It should be noted that the present invention is not limited to the examples illustrated herein.

(実施例1)
<太陽電池モジュールの作製>
基板及び第1の電極として、ITO(Indium Tin Oxide)ガラス基板を用いた。
(Example 1)
<Fabrication of solar cell module>
An ITO (Indium Tin Oxide) glass substrate was used as the substrate and the first electrode.

酸化スズコロイド溶液(アルファエーサー製)をITOガラス基板上に塗布し、100℃で1時間加熱乾燥した。次いで、(1-アミノエチル)ホスホン酸(Aldrich製)を溶解したエタノール0.1mM(なお、Mは、mol/dmを意味する)の溶液を、スピンコート法を用いて上述の膜上に塗布し、70℃で10分間乾燥し、電子輸送層を得た。 A tin oxide colloidal solution (manufactured by Alpha Acer) was applied onto an ITO glass substrate and dried by heating at 100° C. for 1 hour. Then, a solution of (1-aminoethyl)phosphonic acid (manufactured by Aldrich) in ethanol 0.1 mM (where M means mol/dm 3 ) was applied onto the above film using a spin coating method. It was applied and dried at 70° C. for 10 minutes to obtain an electron transport layer.

次いで、ヨウ化鉛(II)(0.5306g)、臭化鉛(II)(0.0736g)、臭化メチルアミン(0.0224g)、ヨウ化ホルムアミジン(0.1876g)、ヨウ化カリウム(0.0112g)を、N,N-ジメチルホルムアミド(0.8ml)、ジメチルスルホキシド(0.2ml)に加え、60℃で加熱攪拌して得た溶液を、上記の電子輸送層上にスピンコート法を用いて塗布しながらクロロベンゼン(0.3ml)を加えて、ペロブスカイト膜を形成し、150℃で30分間乾燥させることにより、ペロブスカイト層を作製した。なお、ペロブスカイト層の平均厚みは、200~350nmとなるようにした(図1)。 Then, lead (II) iodide (0.5306 g), lead (II) bromide (0.0736 g), methylamine bromide (0.0224 g), formamidine iodide (0.1876 g), potassium iodide ( 0.0112 g) was added to N,N-dimethylformamide (0.8 ml) and dimethyl sulfoxide (0.2 ml), and the solution obtained by heating and stirring at 60° C. was spin-coated on the above electron transport layer. Chlorobenzene (0.3 ml) was added while coating with , to form a perovskite film, and dried at 150° C. for 30 minutes to form a perovskite layer. The average thickness of the perovskite layer was adjusted to 200 to 350 nm (Fig. 1).

そして、上記の工程により得られた積層物に対して、レーザー加工を行うことによって、隣接する積層物との距離が10μmとなるように溝を形成した(図2)。次いで、(A-5)で示される高分子(重量平均分子量=20,000、イオン化ポテンシャル5.22eV)を36.8mg、および添加剤として(B-14)で示される添加剤を7.4mg計量し、クロロベンゼン3.0mlに溶解した。得た溶液を上記の工程により得られた積層物上にスピンコート法を用いて塗布して、ホール輸送層を作製した。なお、ホール輸送層の平均厚み(ペロブスカイト層上の部分)は、50~120nmとなるようにした(図3)。次いで、レーザー加工を行うことによって、ITO(2)~ホール輸送層(6)を全て貫通する孔(以下、貫通孔と称することがある)を形成した。断面図を図4、上から見た図を図5に示す。
さらに、前述の積層物上に、金を100nm真空蒸着した(図6)。
Then, a groove was formed so that the distance between adjacent laminates was 10 μm by performing laser processing on the laminate obtained by the above process (FIG. 2). Then, 36.8 mg of the polymer represented by (A-5) (weight average molecular weight = 20,000, ionization potential 5.22 eV), and 7.4 mg of the additive represented by (B-14) as an additive. Weighed and dissolved in 3.0 ml of chlorobenzene. The resulting solution was applied onto the layered product obtained by the above process using a spin coating method to prepare a hole transport layer. The average thickness of the hole transport layer (the portion on the perovskite layer) was set to 50 to 120 nm (FIG. 3). Then, laser processing was performed to form holes penetrating all of the ITO (2) to the hole transport layer (6) (hereinafter sometimes referred to as through holes). A cross-sectional view is shown in FIG. 4, and a top view is shown in FIG.
Furthermore, 100 nm of gold was vacuum-deposited on the above laminate (FIG. 6).

その後、封止部材が設けられる第1の基板及び第2の基板の端部、及びペロブスカイト層を、レーザー加工によりエッチング処理し、隣接する光電変換素子が直列に接続されていることを確認した(断面図を図7、上から見た図を図8)。なお、光電変換素子の直列数は2個である。 After that, the edges of the first substrate and the second substrate on which the sealing members are provided, and the perovskite layer were etched by laser processing, and it was confirmed that the adjacent photoelectric conversion elements were connected in series ( Fig. 7 shows a cross-sectional view, and Fig. 8 shows a top view. Note that the number of photoelectric conversion elements connected in series is two.

続いて、第1の基板の端部を、光電変換素子(発電領域)が取り囲まれるように、紫外線硬化樹脂(株式会社スリーボンドホールディングス製、商品名:TB3118)をディスペンサー(株式会社サンエイテック製、商品名:2300N)を用いて塗布した。その後、低湿(露点-30℃)かつ酸素濃度を0.2%に制御したグローブボックス内に移して、紫外線硬化樹脂の上に第2の基板としてのカバーガラスを載せ、紫外線照射により紫外線硬化樹脂を硬化させて発電領域の封止を行い、図10で例示される二つのセルが直接に接続した太陽電池モジュール1を作製した。 Subsequently, the edge of the first substrate is coated with an ultraviolet curable resin (manufactured by Three Bond Holdings Co., Ltd., product name: TB3118) with a dispenser (manufactured by Sanei Tech Co., Ltd., product name: 2300N). After that, it is transferred to a glove box controlled to a low humidity (dew point -30 ° C.) and an oxygen concentration of 0.2%, a cover glass as a second substrate is placed on the ultraviolet curable resin, and the ultraviolet curable resin is irradiated with ultraviolet rays. was cured to seal the power generation region, and a solar cell module 1 in which two cells were directly connected as illustrated in FIG. 10 was produced.

<太陽電池モジュールの評価>
得られた太陽電池モジュール1について、ソーラーシミュレーター(AM1.5、100mW/cm)で光を照射しつつ、太陽電池評価システム(株式会社エヌエフ回路設計ブロック製、商品名:As-510-PV03)を用いて、太陽電池特性(初期特性)を評価した。更に、上記のソーラーシミュレーターを用いて、上記と同様の条件で光を500時間連続照射した後、上記と同じように太陽電池特性(500時間連続照射後の特性)を評価した。
評価した太陽電池特性は、開放電圧、短絡電流密度、形状因子、変換効率(発電効率)である。また、初期特性における変換効率に対する、500時間連続照射後の特性における変換効率の割合を、変換効率の維持率として求めた。その結果を表1に示す。
<Evaluation of solar cell module>
The obtained solar cell module 1 was irradiated with light using a solar simulator (AM 1.5, 100 mW/cm 2 ) and subjected to a solar cell evaluation system (manufactured by NF Circuit Design Block Co., Ltd., trade name: As-510-PV03). was used to evaluate solar cell characteristics (initial characteristics). Furthermore, using the above solar simulator, the solar cell characteristics (characteristics after 500 hours of continuous irradiation) were evaluated in the same manner as described above after continuously irradiating light for 500 hours under the same conditions as above.
The solar cell properties evaluated are open-circuit voltage, short-circuit current density, form factor, and conversion efficiency (power generation efficiency). Also, the ratio of the conversion efficiency in the characteristics after continuous irradiation for 500 hours to the conversion efficiency in the initial characteristics was determined as the conversion efficiency retention rate. Table 1 shows the results.

(実施例2)
実施例1において、(A-5)で示される高分子36.8mg、および添加剤(B-14)7.4mgを、ポリ(3-n-ヘキシルチオフェン)36.8mg、リチウムビス(トリフルオロメチルスルホニルイミド)4.8mg、4-t-ブチルピリジン6.8mgに変更した以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作成した。得られた太陽電池モジュールの特性を評価した。その結果を表1に示す。
(Example 2)
In Example 1, 36.8 mg of the polymer represented by (A-5) and 7.4 mg of the additive (B-14) were combined with 36.8 mg of poly(3-n-hexylthiophene), lithium bis(trifluoro A solar cell module was produced in the same manner as in Example 1, except that 4.8 mg of methylsulfonylimide) and 6.8 mg of 4-t-butylpyridine were used. The properties of the obtained solar cell module were evaluated. Table 1 shows the results.

(実施例3)
実施例1において、ヨウ化鉛(II)(0.5306g)、臭化鉛(II)(0.0736g)、臭化メチルアミン(0.0224g)、ヨウ化ホルムアミジン(0.1876g)、ヨウ化カリウム(0.0112g)を、N,N-ジメチルホルムアミド(0.8ml)、ジメチルスルホキシド(0.2ml)を、ヨウ化鉛(II)(0.4841g)、ヨウ化アンチモン(III)(0.0502g)臭化鉛(II)(0.0736g)、臭化メチルアミン(0.0224g)、ヨウ化ホルムアミジン(0.1876g)、ヨウ化カリウム(0.0112g)を、N,N-ジメチルホルムアミド(0.8ml)、ジメチルスルホキシド(0.2ml)に変更した以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作成した。得られた太陽電池モジュールの特性を評価した。その結果を表1に示す。
(Example 3)
In Example 1, lead (II) iodide (0.5306 g), lead (II) bromide (0.0736 g), methylamine bromide (0.0224 g), formamidine iodide (0.1876 g), iodine Potassium chloride (0.0112 g), N,N-dimethylformamide (0.8 ml), dimethyl sulfoxide (0.2 ml), lead (II) iodide (0.4841 g), antimony (III) iodide (0 .0502 g) lead (II) bromide (0.0736 g), methylamine bromide (0.0224 g), formamidine iodide (0.1876 g), potassium iodide (0.0112 g), N,N-dimethyl A solar cell module was produced in the same manner as in Example 1, except that formamide (0.8 ml) and dimethyl sulfoxide (0.2 ml) were used. The properties of the obtained solar cell module were evaluated. Table 1 shows the results.

(実施例4)
実施例1において、酸化スズコロイド溶液(アルファエーサー製)をITOガラス基板上に塗布し、100℃で1時間加熱乾燥した後、ペクセルテクノロジーズ製(PECC-B01)をエタノールで10倍に希釈した溶液をスピンコーターで塗布し、多孔質TiO層を形成したこと以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作成した。得られた太陽電池モジュールの特性を評価した。その結果を表1に示す。また、デバイスの断面図を図10に示す。
(Example 4)
In Example 1, a tin oxide colloidal solution (manufactured by Alpha Acer) was coated on an ITO glass substrate, dried by heating at 100° C. for 1 hour, and then a solution obtained by diluting Peccell Technologies (PECC-B01) 10 times with ethanol. A solar cell module was fabricated in the same manner as in Example 1, except that a porous TiO 2 layer was formed by coating with a spin coater. The properties of the obtained solar cell module were evaluated. Table 1 shows the results. A cross-sectional view of the device is also shown in FIG.

(比較例1)
実施例1において、ホール輸送層が、前記第1の電極、前記電子輸送層、及び前記ペロブスカイト層を隔てないように形成された以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作成した。得られた太陽電池モジュールの特性を評価した。その結果を表2に示す。
(Comparative example 1)
A solar cell module was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the hole transport layer was formed so as not to separate the first electrode, the electron transport layer, and the perovskite layer. The properties of the obtained solar cell module were evaluated. Table 2 shows the results.

(比較例2)
実施例1において、第2の電極が、前記第1の電極、前記電子輸送層、前記ペロブスカイト層、及びホール輸送層を隔てないように形成された以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作成した。得られた太陽電池モジュールの特性を評価した。その結果を表2に示す。
(Comparative example 2)
A solar cell was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the second electrode was formed so as not to separate the first electrode, the electron transport layer, the perovskite layer, and the hole transport layer. Created a module. The properties of the obtained solar cell module were evaluated. Table 2 shows the results.

(比較例3)
実施例1において、ペロブスカイト層が、ペロブスカイト化合物を含有していない以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作成した。得られた太陽電池モジュールの特性を評価した。その結果を表2に示す。
(Comparative Example 3)
A solar cell module was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the perovskite layer did not contain a perovskite compound. The properties of the obtained solar cell module were evaluated. Table 2 shows the results.

Figure 2022151688000016
Figure 2022151688000016

Figure 2022151688000017
Figure 2022151688000017

表1の結果から、実施例1~4は、初期特性が非常に良好なだけでなく、500時間の連続照射試験後の変換効率の維持率が全て80%以上を維持しており、良好な耐久性を有していることがわかる。一方、比較例1は500時間の連続照射試験後の変換効率の維持率は低いことが明らかである。 From the results in Table 1, Examples 1 to 4 not only have very good initial characteristics, but also maintain a conversion efficiency retention rate of 80% or more after a 500-hour continuous irradiation test. It turns out that it has durability. On the other hand, in Comparative Example 1, it is clear that the maintenance rate of the conversion efficiency after the continuous irradiation test for 500 hours is low.

以上説明したように、本発明の太陽電池モジュールは、互いに隣接する少なくとも2つの光電変換素子において、互いに隣接する少なくとも2つの光電変換素子における電子輸送層、及びペロブスカイト層が、ホール輸送層により隔てられている。これにより、本発明の太陽電池モジュールは、長時間にわたって高照度光に晒された後においても、発電効率を維持することが可能である。 As described above, in the solar cell module of the present invention, in at least two mutually adjacent photoelectric conversion elements, the electron transport layer and the perovskite layer in at least two mutually adjacent photoelectric conversion elements are separated by the hole transport layer. ing. As a result, the solar cell module of the present invention can maintain power generation efficiency even after being exposed to high-intensity light for a long period of time.

本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
<1> 第1の電極、電子輸送層、ペロブスカイト層、ホール輸送層、及び第2の電極を有する光電変換素子が、基板上に複数設けられている太陽電池モジュールであって、
隣接する2つの前記光電変換素子において、
前記第1の電極は互いに電気的に接続され、
前記電子輸送層、前記ペロブスカイト層及び前記ホール輸送層は空隙により隔てられ、
一方の前記光電変換素子における前記第2の電極と、他方の前記光電変換素子における前記第1の電極が電気的に接続され、
前記一方の光電変換素子において、前記第1の電極、前記電子輸送層及び前記ペロブスカイト層は前記ホール輸送層により隔てられていることを特徴とする太陽電池モジュール。
<2> 前記光電変層が下記一般式(1)で表される化合物を含有する、前記<1>に記載の太陽電池モジュール。
XαYβZγ ・・・一般式(1)
一般式(1)において、α:β:γの比率は3:1:1であり、β及びγは1より大きい整数を表す。Xはハロゲン原子、Yはアミノ基を有する有機化合物、Zは金属イオンを表す。
<3> 前記ホール輸送層が、下記一般式(2)で表される化合物、及び一般式(3)で表される化合物の少なくともいずれかを含有する、前記<1>から<2>のいずれかに記載の太陽電池モジュール。

Figure 2022151688000018
一般式(2)において、Ar1は置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基を表し、Ar2、Ar3はそれぞれ独立に置換もしくは無置換の、単環式、非縮合多環式または縮合多環式芳香族炭化水素基の2価基を表す。Ar4はベンゼン、チオフェン、ビフェニル、アントラセン、ナフタレンの2価基を表し、これらは置換基を有していてもよい。
Figure 2022151688000019
一般式(3)において、R1~R5は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基を表し、同一であっても異なっていても良い。Xはカチオンを表す。
<4> 前記ペロブスカイト層が、Sb原子、Cs原子、Rb原子、及びK原子の少なくともいずれかを含有する、前記<1>から<3>のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
<5> 前記ペロブスカイト層と前記ホール輸送層との間にアミン化合物を含有する、前記<1>から<4>のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
<6> 前記電子輸送層が、少なくとも酸化スズを含有する、前記<1>から<5>のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
<7> 前記電子輸送層が、緻密層を有する、前記<1>から<6>のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
<8> 前記光電変換素子が直列又は並列に接続された、前記<1>から<7>のいずれかに記載の太陽電池モジュール。 Embodiments of the present invention are, for example, as follows.
<1> A solar cell module in which a plurality of photoelectric conversion elements each having a first electrode, an electron transport layer, a perovskite layer, a hole transport layer, and a second electrode are provided on a substrate,
In the two adjacent photoelectric conversion elements,
the first electrodes are electrically connected to each other;
the electron transport layer, the perovskite layer and the hole transport layer are separated by a gap;
the second electrode of one photoelectric conversion element and the first electrode of the other photoelectric conversion element are electrically connected,
A solar cell module in the one photoelectric conversion element, wherein the first electrode, the electron transport layer and the perovskite layer are separated by the hole transport layer.
<2> The solar cell module according to <1>, wherein the photoelectric layer contains a compound represented by the following general formula (1).
XαYβZγ General formula (1)
In general formula (1), the ratio of α:β:γ is 3:1:1, and β and γ represent integers greater than 1. X represents a halogen atom, Y represents an amino group-containing organic compound, and Z represents a metal ion.
<3> Any one of <1> to <2>, wherein the hole transport layer contains at least one of a compound represented by the following general formula (2) and a compound represented by the general formula (3) The solar cell module according to any one of the above.
Figure 2022151688000018
In general formula (2), Ar1 represents a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group, Ar2 and Ar3 are each independently substituted or unsubstituted, monocyclic, non-fused polycyclic or condensed polycyclic aromatic represents a divalent group of group hydrocarbon groups. Ar4 represents a divalent group such as benzene, thiophene, biphenyl, anthracene or naphthalene, which may have a substituent.
Figure 2022151688000019
In general formula (3), R1 to R5 each represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group or an alkoxy group, and may be the same or different. X represents a cation.
<4> The solar cell module according to any one of <1> to <3>, wherein the perovskite layer contains at least one of Sb atoms, Cs atoms, Rb atoms, and K atoms.
<5> The solar cell module according to any one of <1> to <4>, containing an amine compound between the perovskite layer and the hole transport layer.
<6> The solar cell module according to any one of <1> to <5>, wherein the electron transport layer contains at least tin oxide.
<7> The solar cell module according to any one of <1> to <6>, wherein the electron transport layer has a dense layer.
<8> The solar cell module according to any one of <1> to <7>, wherein the photoelectric conversion elements are connected in series or in parallel.

<1>から<8>のいずれかに記載の太陽変換モジュールによれば、従来における諸問題を解決し、本発明の目的を達成することができる。 According to the solar conversion module described in any one of <1> to <8>, various problems in the conventional art can be solved and the object of the present invention can be achieved.

特開2016-195175号公報JP 2016-195175 A

1 基板(第1の基板)
2 第1の電極
3 緻密層
4 電子輸送層
5 ペロブスカイト層
6 ホール輸送層
7 第2の電極
8 貫通孔
9 封止部材
10 第2の基板
11a、11b 光電変換素子

1 substrate (first substrate)
2 first electrode 3 dense layer 4 electron transport layer 5 perovskite layer 6 hole transport layer 7 second electrode 8 through hole 9 sealing member 10 second substrate 11a, 11b photoelectric conversion element

Claims (8)

第1の電極、電子輸送層、ペロブスカイト層、ホール輸送層、及び第2の電極を有する
光電変換素子が、基板上に複数設けられている太陽電池モジュールであって、
隣接する2つの前記光電変換素子において、
前記第1の電極は互いに電気的に接続され、
前記電子輸送層、前記ペロブスカイト層及び前記ホール輸送層は空隙により隔てられ、
一方の前記光電変換素子における前記第2の電極と、他方の前記光電変換素子における前記第1の電極が電気的に接続され、
前記一方の光電変換素子において、前記第1の電極、前記電子輸送層及び前記ペロブスカイト層は前記ホール輸送層により隔てられていることを特徴とする太陽電池モジュール。
A solar cell module in which a plurality of photoelectric conversion elements each having a first electrode, an electron transport layer, a perovskite layer, a hole transport layer, and a second electrode are provided on a substrate,
In the two adjacent photoelectric conversion elements,
the first electrodes are electrically connected to each other;
the electron transport layer, the perovskite layer and the hole transport layer are separated by a gap;
the second electrode of one photoelectric conversion element and the first electrode of the other photoelectric conversion element are electrically connected,
A solar cell module in the one photoelectric conversion element, wherein the first electrode, the electron transport layer and the perovskite layer are separated by the hole transport layer.
前記光電変層が下記一般式(1)で表される化合物を含有する、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
XαYβZγ ・・・一般式(1)
一般式(1)において、α:β:γの比率は3:1:1であり、β及びγは1より大きい整数を表す。Xはハロゲン原子、Yはアミノ基を有する有機化合物、Zは金属イオンを表す。
The solar cell module according to claim 1, wherein the photoelectric conversion layer contains a compound represented by the following general formula (1).
XαYβZγ General formula (1)
In general formula (1), the ratio of α:β:γ is 3:1:1, and β and γ represent integers greater than 1. X represents a halogen atom, Y represents an amino group-containing organic compound, and Z represents a metal ion.
前記ホール輸送層が、下記一般式(2)で表される化合物、及び一般式(3)で表される化合物の少なくともいずれかを含有する、請求項1から2のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
Figure 2022151688000020
一般式(2)において、Ar1は置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基を表し、Ar2、Ar3はそれぞれ独立に置換もしくは無置換の、単環式、非縮合多環式または縮合多環式芳香族炭化水素基の2価基を表す。Ar4はベンゼン、チオフェン、ビフェニル、アントラセン、ナフタレンの2価基を表し、これらは置換基を有していてもよい。
Figure 2022151688000021
一般式(3)において、R1~R5は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基を表し、同一であっても異なっていても良い。Xはカチオンを表す。
3. The solar cell according to claim 1, wherein the hole transport layer contains at least one of a compound represented by the following general formula (2) and a compound represented by the following general formula (3). module.
Figure 2022151688000020
In general formula (2), Ar1 represents a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group, Ar2 and Ar3 are each independently substituted or unsubstituted, monocyclic, non-fused polycyclic or condensed polycyclic aromatic represents a divalent group of group hydrocarbon groups. Ar4 represents a divalent group such as benzene, thiophene, biphenyl, anthracene or naphthalene, which may have a substituent.
Figure 2022151688000021
In general formula (3), R1 to R5 each represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group or an alkoxy group, and may be the same or different. X represents a cation.
前記ペロブスカイト層が、Sb原子、Cs原子、Rb原子、及びK原子の少なくともいずれかを含有する、請求項1から3のいずれかに記載の太陽電池モジュール。 4. The solar cell module according to claim 1, wherein said perovskite layer contains at least one of Sb atoms, Cs atoms, Rb atoms and K atoms. 前記ペロブスカイト層と前記ホール輸送層との間にアミン化合物を含有する、請求項1から4のいずれかに記載の太陽電池モジュール。 5. The solar cell module according to claim 1, containing an amine compound between said perovskite layer and said hole transport layer. 前記電子輸送層が、少なくとも酸化スズを含有する、請求項1から5のいずれかに記載の太陽電池モジュール。 The solar cell module according to any one of claims 1 to 5, wherein the electron transport layer contains at least tin oxide. 前記電子輸送層が、緻密層を有する、請求項1から6のいずれかに記載の太陽電池モジュール。 7. The solar cell module according to any one of claims 1 to 6, wherein said electron transport layer has a dense layer. 前記光電変換素子が直列又は並列に接続された、請求項1から7のいずれかに記載の太陽電池モジュール。

The solar cell module according to any one of claims 1 to 7, wherein said photoelectric conversion elements are connected in series or in parallel.

JP2022035341A 2021-03-23 2022-03-08 Solar cell module Pending JP2022151688A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP22161675.8A EP4064355A1 (en) 2021-03-23 2022-03-11 Solar cell module
CN202210249151.5A CN115117244A (en) 2021-03-23 2022-03-14 Solar cell module

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021048846 2021-03-23
JP2021048846 2021-03-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022151688A true JP2022151688A (en) 2022-10-07

Family

ID=83465291

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022035341A Pending JP2022151688A (en) 2021-03-23 2022-03-08 Solar cell module

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2022151688A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20170243698A1 (en) Photoelectric conversion element
WO2020067188A1 (en) Solar cell module
KR102636393B1 (en) Solar modules, electronics, and power modules
JP2016143708A (en) Perovskite type solar battery module
JP2019165073A (en) Solar cell module
JP2020127007A (en) Photoelectric conversion element, solar battery module, power supply module, and electronic apparatus
JP7230524B2 (en) Photoelectric conversion element, photoelectric conversion element module, electronic device, and power supply module
JP2019176136A (en) Photoelectric conversion element and photoelectric conversion element module
JP2022151688A (en) Solar cell module
US20220392714A1 (en) Photoelectric conversion element, photoelectric conversion module, electronic device, and power supply module
EP4064355A1 (en) Solar cell module
JP5900177B2 (en) Dye-sensitized photoelectric conversion element and solar cell using the same
JP2023137773A (en) Photoelectric conversion elements, photoelectric conversion modules, electronic equipment, and solar cell modules
WO2021187373A1 (en) Photoelectric conversion element, photoelectric conversion module, electronic device, and power supply module
WO2023008085A1 (en) Photoelectric conversion element and solar cell module
US20210167287A1 (en) Photoelectric conversion element, photoelectric conversion module, electronic device, and power supply module
JP2023020862A (en) Photoelectric conversion element and solar cell module
JP2021150647A (en) Photoelectric conversion element, photoelectric conversion module, electronic device, and power supply module
JP2021150305A (en) Photoelectric conversion element, photoelectric conversion module, electronic device, and power supply module
JP7413833B2 (en) Photoelectric conversion element and photoelectric conversion module
CN117730635A (en) Photoelectric conversion element and solar cell module
JP2022176440A (en) Method for manufacturing photoelectric conversion element, photoelectric conversion element, method for manufacturing photoelectric conversion module, photoelectric conversion module, electronic apparatus, and power supply module
JP2023019661A (en) Photoelectric conversion element, photoelectric conversion module, and electronic apparatus
JP2021129102A (en) Photoelectric conversion element, photoelectric conversion module, electronic apparatus, and power supply module
JP2022179342A (en) Photoelectric conversion element, manufacturing method for the same, photoelectric conversion module, and electronic device

Legal Events

Date Code Title Description
RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20220601